دوربینی نوترونی با سرعت شاتر مجازی تریلیونم ثانیه آشوب را در عمل مشاهده کرد! - مجله کامپیوتر

به گزارش مجله کامپیوتر، برترین دوربین های دیجیتال موجود در بازار شاتر خود را حدود یک چهار هزارم ثانیه باز می نمایند. برای گرفتن عکس از فعالیت اتمی، به شاتری احتیاج دارید که خیلی سریعتر کلیک کند.

اما دانشمندان به تازگی شاتر دوربینی ساخته اند که تنها یک تریلیونم ثانیه یا 250 میلیون برابر سریعتر از آن دوربین های دیجیتال باز و بسته می گردد. این امر باعث می گردد که بتواند چیزی بسیار مهم در علم مواد را به تصویر بکشد: مانند اختلال پویا dynamic disorder . به عبارت ساده، زمانی که خوشه های اتم در یک ماده به روش های خاصی در یک دوره مشخص حرکت می نمایند و می جنبند برای مثال، ظی یک تغییر دما. این پدیده ای نیست که هنوز به طور کامل آن را درک نموده باشیم، اما درک آن برای خواص و واکنش های مواد بسیار مهم است.

سیستم تازه سرعت شاتر فوق سریع به ما بینش بسیار بیشتری در خصوص آنچه در اختلال پویا اتفاق می افتد، می دهد. محققان از اختراع خود به عنوان تابع توزیع جفت اتمی شاتر متغیر یا به اختصار vsPDF یاد می نمایند.

با این تکنیک، ما می توانیم یک ماده را دیدن کنیم و ببینیم کدام اتم ها در پایکوبی هستند و کدام ها آن را بیرون می کشند.

سرعت شاتر بیشتر، عکس لحظه ای دقیق تری از اجسامی می گیرد که به سرعت در حال حرکت هستند مانند اتم هایی که به سرعت تکان می خورند.

تصویری که ساختار اتمی GeTE را در سرعت های شاتر کندتر (چپ) و سریعتر (راست) نشان می دهد.

vsPDF برای دستیابی به عکس سریع شگفت انگیز خود، به جای تکنیک های عکاسی مرسوم، از نوترون ها برای میزان گیری موقعیت اتم ها استفاده می نماید. با ارزیابی نحوه برخورد نوترون ها و عبور آنها از یک ماده، می توان برای میزان گیری اتم های اطراف، با تغییراتی در سطوح انرژی که معادل تنظیم سرعت شاتر است، استفاده کرد.

این تغییرات در سرعت شاتر و بعلاوه سرعت شاتر یک تریلیونم یک ثانیه قابل توجه است. این روشی کاملاً تازه به ما امکان می دهد تا پیچیدگی های آنچه را که در مواد پیچیده می گذرد را ببینیم.

در این مورد، محققان دوربین نوترونی خود را بر روی ماده ای به نام تلورید ژرمانیوم (GeTe) تنظیم کردند که به علت خواص خاص آن به طور گسترده برای تبدیل گرمای اتلاف الکتریسیته به برق یا خنک نمایندگی با الکتریسیته استفاده می گردد.

دوربین نشان داد که GeTe به طور میانه در تمام دماها مانند یک کریستال ساختار یافته است. اما در دماهای بالاتر، اختلال دینامیکی بیشتری را نشان می دهد، چرا که اتم ها حرکت را به انرژی حرارتی تبدیل می نمایند.

درک بهتر این ساختارهای فیزیکی دانش ما را در خصوص نحوه عملکرد ترموالکتریک بهبود می بخشد، و ما را قادر می سازد مواد و تجهیزات بهتری را توسعه دهیم. مانند ابزارهایی که به مریخ نوردهای مریخ یاری می نمایند تا در زمانی که نور خورشید در دسترس نیست، همچنان کار نمایند.

این تحقیق در Nature Materials منتشر شده است.