Trilhão de uma segunda câmera de velocidade do obturador encaixa o caos em ação: WebCuriosos
Para tirar uma foto, as melhores câmeras digitais do mercado abrem seu obturador por cerca de um quatro milésimos de segundo.
Para atividades atômicas instantâneas, você precisaria de um obturador que clique muito mais rápido.
Com isso em mente, os cientistas revelaram em 2023 Uma maneira de alcançar uma velocidade do obturador que é um mero trilhão de segundo, ou 250 milhões de vezes mais rápido que as câmeras digitais. Isso o torna capaz de capturar algo muito importante na ciência dos materiais: transtorno dinâmico.
Simplificando, é quando os aglomerados de átomos se movem e dançam de um material de maneiras específicas por um determinado período – desencadeadas por uma vibração ou uma mudança de temperatura, por exemplo. Ainda não é um fenômeno que entendemos completamente, mas é crucial para as propriedades e reações dos materiais.
O sistema de velocidade do obturador super-velocidade nos fornece muito mais informações sobre o que está acontecendo com o distúrbio dinâmico. Os pesquisadores se referem à sua invenção como função variável de distribuição de pares atômicos do obturador, ou VSPDF para abreviar.
“É apenas com esta nova ferramenta VSPDF que podemos realmente ver esse lado dos materiais”. disse Cientista de materiais Simon Billinge, da Columbia University, em Nova York.
“Com essa técnica, poderemos assistir a um material e ver quais átomos estão na dança e quais estão sentados”.
Uma velocidade mais rápida do obturador captura um instantâneo mais preciso do tempo, o que é útil para objetos que movimentam rapidamente, como átomos de estalagem rápida. Use uma velocidade baixa do obturador em uma foto de um jogo de esportes, por exemplo, e você acabará com jogadores quentes no quadro.
Para alcançar seu estalo surpreendentemente rápido, o VSPDF usa nêutrons para medir a posição dos átomos, em vez de técnicas de fotografia convencionais. A maneira como os nêutrons atingem e passam por um material pode ser rastreado para medir os átomos circundantes, com alterações nos níveis de energia o equivalente aos ajustes da velocidade do obturador.
Essas variações na velocidade do obturador são significativas, bem como a velocidade do trilhão de segundos: elas são vitais na escolha do distúrbio dinâmico do distúrbio estático relacionado, mas diferente-o fundo normal agitando-se no ponto de átomos que não aumentam a função de um material.
“Isso nos dá uma maneira totalmente nova de desembaraçar as complexidades do que está acontecendo em materiais complexos, efeitos ocultos que podem sobrecarregar suas propriedades”. disse Billinge.
Nesse caso, os pesquisadores treinaram sua câmera de nêutrons em um material chamado Telluride de germânio (GETE), que, devido às suas propriedades específicas, é amplamente usada para converter o calor residual em eletricidade ou eletricidade em resfriamento.
A câmera revelou que a fuga permaneceu estruturada como um cristal, em média, em todas as temperaturas. Mas, a temperaturas mais altas, exibiu um distúrbio mais dinâmico, onde os átomos trocaram movimento em energia térmica após um gradiente que corresponde à direção da polarização elétrica espontânea do material.
O entendimento melhor dessas estruturas físicas melhora nosso conhecimento de como a termoelétrica funciona, permitindo -nos desenvolver melhores materiais e equipamentos – como os instrumentos que alimentam o marte rovers quando a luz solar não estiver disponível.
Através de modelos baseados em observações capturadas pela nova câmera, o entendimento científico desses materiais e processos pode ser melhorado. No entanto, ainda há muito trabalho a fazer para preparar o VSPDF para ser um método de teste amplamente usado.
“Prevemos que a técnica VSPDF descrita aqui se tornará uma ferramenta padrão para reconciliar estruturas locais e médias em materiais de energia”, os pesquisadores explicado em seu artigo.
A pesquisa foi publicada em Materiais naturais.
Uma versão anterior deste artigo foi publicada em março de 2023.
