Μια τυπική εμπορική κάμερα της αγοράς, μπορεί να φωτογραφίσει αντικείμενα με την ταχύτητα κλείστρου να φτάνει μέχρι και το 4 χιλιοστά ρου δευτερολέπτου. Όμως, για να φωτογραφίσουμε την ατομική δραστηριότητα, θα χρειαστούμε ένα πολύ πιο γρήγορο κλείστρο.
Έχοντας αυτό στο νου, οι επιστήμονες παρουσίασαν έναν νέο τρόπο για να πετύχουν την επιθυμητή ταχύτητα κλείστρου, το 2023. Με το νέο σύστημα, το κλείστρο μπορεί να γίνει τρομερά γρήγορο, με ταχύτητα ένα τρισεκατομμύριο του δευτερολέπτου. Αυτό είναι 250 εκατομμύρια φορές ταχύτερο κλείστρο, σε σχέση με τις πρόσφατες ψηφιακές κάμερες. Με αυτό τον τρόπο θα καταστεί ικανή για να συλλάβει την δυναμική διαταραχή, που μελετάει η επιστήμη υλικών.
Με πιο απλά λόγια, μπορεί να φωτογραφήσει τα σμήνη ατόμων που κινούνται γύρο από ένα υλικό, με συγκεκριμένους τρόπους και για μια συγκεκριμένη περίοδο, που προκαλείται από μια δόνηση ή μια αλλαγή θερμοκρασίας. Αυτό το φαινόμενο δεν το έχουμε καταλάβει πλήρως, όμως παραμένει κρίσιμο για τις ιδιότητες και τις αντιδράσεις των υλικών.
Τώρα, με το νέο σύστημα για την κάμερα με ταχύτατο κλείστρο, έχουμε περισσότερες πληροφορίες για το τι συμβαίνει με τη δυναμική διαταραχή. Οι ερευνητές αναφέρονται στην εφεύρεσή τους ως συνάρτηση κατανομής ατομικού ζεύγους μεταβλητού κλείστρου, ή vsPDF για συντομία.
«Μόνο με αυτό το νέο εργαλείο vsPDF μπορούμε να δούμε πραγματικά αυτή την πλευρά των υλικών», δήλωσε ο επιστήμονας υλικών Simon Billinge από το Πανεπιστήμιο Columbia στη Νέα Υόρκη.
«Με αυτήν την τεχνική, θα μπορούμε να παρακολουθήσουμε ένα υλικό και να δούμε ποια άτομα είναι στο χορό και ποια το καθιστούν έξω».
Τι προσφέρει όμως η μεγαλύτερη ταχύτητα κλείστρου; Με αυτή τη ταχύτητα, μπορούμε να καταγράψουμε αντικείμενα που κινούνται τρομερά γρήγορα, όπως τα άτομα, που δονούνται τρομερά γρήγορα. Είναι ο ίδιος λόγος για τον οποίο οι κάμερες που χρησιμοποιούν οι φωτορεπόρτερ και οι αθλητικοί φωτογράφοι, χρησιμοποιούν κάμερες με ανοιχτό διάφραγμα και ταχύτατο κλείστρο, για να μην τραβούν φωτογραφίες στις οποίες οι παίκτες να είναι θολοί, λόγο της γρήγορης κίνησής τους.
Για να επιτύχει την εκπληκτικά γρήγορη λήψη του, το vsPDF χρησιμοποιεί νετρόνια για να μετρήσει τη θέση των ατόμων, αντί για συμβατικές τεχνικές φωτογραφίας. Ο τρόπος με τον οποίο τα νετρόνια χτυπούν και περνούν μέσα από ένα υλικό, μπορεί να παρακολουθηθεί και μέσω αυτού να μετρήσουμε τα περιβάλλοντα άτομα, με τις αλλαγές στα επίπεδα ενέργειας που ισοδυναμούν με ρυθμίσεις ταχύτητας κλείστρου.
Αυτές οι διακυμάνσεις στην ταχύτητα κλείστρου είναι σημαντικές, καθώς με την ταχύτητα κλείστρου του ενός τρισεκατομμυρίου του δευτερολέπτου, είναι ζωτική σημασίας, στην προσπάθεια να ξεχωρίσουμε μια δυναμική διαταραχή από την πολύ διαφορετική στατική διαταραχή.
«Μας δίνει έναν εντελώς νέο τρόπο να ξεμπερδεύουμε την πολυπλοκότητα του τι συμβαίνει σε πολύπλοκα υλικά, τα κρυφά εφέ που μπορούν να υπερφορτίσουν τις ιδιότητές τους», είπε ο Billinge.
Οι ερευνητές εκπαίδευσαν την κάμερα νετρονίων που δημιούργησαν με ένα υλικό που ονομάζεται τελλούδιο του γερμανίου (GeTe), το οποίο λόγω των ιδιαίτερων ιδιοτήτων του χρησιμοποιείται ευρέως για τη μετατροπή της απορριπτόμενης θερμότητας σε ηλεκτρική ενέργεια ή του ηλεκτρισμού σε ψύξη.
Έτσι λοιπόν, με την νέα κάμερα νετρονίων, οι επιστήμονες αποκάλυψαν πως το GeTe παραμένει δομημένο ως κρύσταλλος, σε όλες τις θερμοκρασίες. Όσο ανεβαίνει όμως η θερμοκρασία, η δυναμική διαταραχή είναι πιο έντονη, με τα άτομα να μετατρέπουν την κινητική τους ενέργεια σε θερμική ενέργεια, ακολουθώντας μια κλίση που ταιριάζει με την κατεύθυνση της αυθόρμητης ηλεκτρικής πόλωσης του υλικού.
Η νέα κάμερα μπορεί να μας βοηθήσει δραματικά στο να κατανοήσουμε το πως λειτουργούν διάφορα υλικά θερμοηλεκτρικά. Με αυτό τον τρόπο θα μπορούμε να δημιουργήσουμε νέα υλικά, με καλύτερη απόδοση για μια πληθώρα εφαρμογών, όπως τα όργανα που τροφοδοτούν τα ρόβερ στον Άρη, όταν το ηλιακό φως δεν είναι διαθέσιμο.
50 χρόνια πριν στείλαμε ένα μήνυμα σε άλλους Γαλαξίες – Να τι έλεγε!
Μέσω μοντέλων που βασίζονται σε παρατηρήσεις που καταγράφονται από τη νέα κάμερα, μπορεί να βελτιωθεί η επιστημονική κατανόηση αυτών των υλικών και διαδικασιών. Ωστόσο, υπάρχει ακόμη πολλή δουλειά να γίνει για να ετοιμάσετε το vsPDF να είναι μια ευρέως χρησιμοποιούμενη μέθοδος δοκιμών.
«Προβλέπουμε ότι η τεχνική vsPDF που περιγράφεται εδώ θα γίνει ένα τυπικό εργαλείο για τον συνδυασμό τοπικών και μέτριων δομών σε ενεργειακά υλικά», εξήγησαν οι ερευνητές στην εργασία τους.
Η έρευνα δημοσιεύτηκε στο Nature Materials.
Ακολουθήστε το Techmaniacs.gr στο Google News για να διαβάζετε πρώτοι όλα τα τεχνολογικά νέα. Ένας ακόμα τρόπος να μαθαίνετε τα πάντα πρώτοι είναι να προσθέσετε το Techmaniacs.gr στον RSS feeder σας χρησιμοποιώντας τον σύνδεσμο: https://techmaniacs.gr/feed/.
