Các nhà nghiên cứu đã tạo ra một chiếc máy ảnh mới có tốc độ màn trập cực nhanh, nó có thể nhìn thấy các cấu trúc nguyên tử mà không bị mờ.
Các nhà nghiên cứu đến từ Columbia Engineering và Université de Bourgogne, đã phát triển một loại “máy ảnh” mới có thể nhìn thấy các cụm nguyên tử. Được gọi là “rối loạn cục bộ”, các cụm nguyên tử động này thường bị mờ khi chụp bằng máy ảnh có tốc độ màn trập chậm hơn, nhưng khi sử dụng máy ảnh “neutron” mới này, chúng sẽ trở nên rõ ràng.
Theo Phys, nghiên cứu này đang giúp các nhà khoa học hiểu được những vật liệu tốt nhất cho các ứng dụng năng lượng bền vững — như những vật liệu chuyển đổi ánh sáng mặt trời hoặc nhiệt thải thành điện năng — vì chúng thường sử dụng dao động tập thể của các cụm nguyên tử trong một cấu trúc lớn hơn (đó là những gì được gọi là thành rối loạn động). Nếu các nhà khoa học có thể hiểu rõ hơn về rối loạn động lực học, họ có thể xác định chính xác các vật liệu sẽ tiết kiệm năng lượng hơn trong các thiết bị nhiệt điện.
Đó là lúc máy ảnh neutron ra đời, khác với hệ thống được giới thiệu cách đây vài năm có thể chụp 70 nghìn tỷ khung hình mỗi giây. Nhóm nghiên cứu mô tả nó hoạt động giống như một máy ảnh thông thường, chỉ trong khoảng thời gian mà họ nói là nhanh hơn một triệu lần. Ảnh chụp nhanh tán xạ neutron được chụp trong khi thay đổi tốc độ cửa trập từ chậm sang nhanh.
Tốc độ màn trập thay đổi đó là chìa khóa. Thay vì hoạt động như máy ảnh thông thường, máy ảnh mới này sử dụng neutron để đo vị trí nguyên tử với tốc độ cửa trập khoảng một pico giây, nhanh hơn hàng nghìn tỷ lần so với cửa chớp của máy ảnh thông thường. Nhóm nghiên cứu gọi nó là PDF màn trập có thể thay đổi, hoặc vsPDF, trong một nghiên cứu được công bố trên Nature Materials.
Các nhà nghiên cứu nói rằng với phương pháp này, họ có thể phát hiện ra những động lực ẩn giấu trước đây của cấu trúc tinh thể.
.webp)
“Những gì chúng tôi tìm thấy ở đây là một ví dụ đặc biệt, cho thấy các bề mặt của vật liệu tinh thể thực sự có thể vô định hình và động. Chúng tôi cần xem xét lại một cách nghiêm ngặt một số giả định cơ bản của mình trong cộng đồng khoa học bề mặt,” Sichi Li, tác giả chính của bài báo, cho biết.
Simon Billinge, giáo sư khoa học vật liệu, vật lý ứng dụng và toán học ứng dụng, cho biết: “Chỉ với công cụ vsPDF mới này, chúng ta mới thực sự có thể nhìn thấy khía cạnh này của vật liệu.
“Nó mang lại cho chúng tôi một cách hoàn toàn mới để gỡ rối sự phức tạp của những gì đang diễn ra trong các vật liệu phức tạp, những hiệu ứng tiềm ẩn có thể làm tăng thêm các đặc tính của chúng. Với kỹ thuật này, chúng ta sẽ có thể quan sát một vật liệu và xem những nguyên tử nào đang nhảy múa và những nguyên tử nào đang đứng yên.”
