Камера с висока скорост на снимане позволи на физиците да надникнат в хаоса на невидимия свят

За да направят снимка, най-добрите цифрови фотоапарати отварят затвора за около една четири хилядна от секундата. За да направите снимка на активността на атомите, е необходим затвор, който се отваря много по-бързо. Физиците създадоха нова камера, която направи възможно да се види невидимият атомен свят с невероятна скорост.

Изследването е публикувано в списание Nature Materials, пише ScienceAlert.

Физиците представиха камера, която отваря затвора си само за трилионна част от секундата — около 250 милиона пъти по-бързо от конвенционалните цифрови фотоапарати. Това позволи да се улови динамичният хаос.

Това е феномен, при който клъстери от атоми се движат в даден материал по определен начин за конкретен период от време. Това може да се случи поради вибрации или температурни промени. Физиците все още не разбират напълно това явление, но е от решаващо значение за разбирането на свойствата на материалите.

Системата за свръхбърза скорост на затвора ви дава много повече информация за това какво се случва с динамичния хаос. Учените нарекоха изобретението си функция за разпределение на атомните двойки с променлив затвор или накратко vsPDF. Физиците успяха да наблюдават материала и да видят кои атоми са в движение и кои не.

По-високата скорост на затвора води до по-точна снимка и е много важна, когато се наблюдават атомите, които вибрират и се движат бързо.

За да постигне бързо изобразяване, vsPDF използва неутрони за измерване на позициите на атомите, а не конвенционалните фотографски техники. Когато неутроните навлизат и преминават през материал, те могат да бъдат наблюдавани за измерване на околните атоми — с промени в енергийните нива, еквивалентни на корекциите на скоростта на затвора.

2

Тези промени в скоростта на затвора са значителни, както и скоростите на затвора в трилионни от секундата. Те са много важни за разделянето на динамичния безпорядък от статичния, което е фоновото колебание на атомите на място, което не подобрява функцията на материала.

Физиците казват, че новата технология позволява да се види какво се случва в сложните материали и да се разкрият скрити ефекти, които могат да подобрят техните свойства.

Учените насочват неутронната си камера към материал, наречен германиев телурид, който поради специалните си свойства се използва за преобразуване на отпадъчната топлина в електричество или електричеството в охлаждане.

Камерата показа, че германиевият телурид средно запазва кристалната си структура при всякакви температури. Но при по-високи температури той проявява по-динамично колебание, където атомите преобразуват движението в топлинна енергия.

По-доброто разбиране на тези физически структури подобрява нашето разбиране за това как работи термоелектричеството, което ни позволява да разработваме по-добри материали и оборудване, казват учените.