محققان Vanderbilt Socrates Pantelides و Joshua Caldwell بخشی از یک همکاری بین المللی هستند که روش جدیدی را برای دستکاری و اندازه گیری ارتعاشات اتمی ظریف در نانومواد نشان می دهد. این پیشرفت می تواند توسعه قابلیت های سفارشی برای بهبود و ساخت فناوری های جدید را ممکن سازد.
پرتوهای الکترونی در میکروسکوپ‌های قدرتمند مواد و نانوساختارها را با وضوح مقیاس اتمی مطالعه کرده‌اند، آرایش‌های اتمی را به تصویر می‌کشند و در ترکیب با تئوری، خواص الکترونیکی و مغناطیسی را آشکار می‌کنند. پیشرفت‌های اخیر در میکروسکوپ به دریافت سیگنال‌های مستقیم از فونون‌ها، یعنی حالت‌های ارتعاشی، با وضوح بالا در فضا و انرژی کمک می‌کند. اکنون محققان می‌توانند حالت‌های ارتعاشی مختلف رابط‌ها را در ساختارهای چندلایه، نقص‌ها و سایر ناهمگنی‌ها اندازه‌گیری کنند.
پانتلیدس گفت: «تیم ما چنین اندازه‌گیری‌هایی را با کاوشگرهای لیزری و تحقیقات نظری ترکیب می‌کند تا تصویر کاملی از فیزیک پایه به دست آورد، که در نهایت اساس فناوری‌های جدید را تشکیل خواهد داد.
در این مطالعه که در مجله منتشر شده است طبیعت در 26 ژانویه، این تیم دو اکسید مختلف را در یک نانوساختار لگو مانند به نام ابرشبکه قرار دادند. این ساختارها در مقیاس اتمی توسط اریک هوگلند، نویسنده اول مقاله و محقق دانشگاه ویرجینیا به تصویر کشیده شده است. جردن A. Hachtel، دانشجوی سابق Pantelides و میکروسکوپ متخصص در مرکز ملی آزمایشگاه ملی Oak Ridge برای علوم مواد نانوفاز، اندازه‌گیری‌های دقیقی از حالت‌های ارتعاشی این ابرشبکه‌های پیچیده انجام داد.
کالدول، یکی از اعضای دانشکده مهندسی در فلاورز و دانشیار مهندسی مکانیک، و شاگردش جوزف ماتسون، طیف‌سنجی مادون قرمز اضافی از حالت‌های ارتعاشی را انجام دادند. پانتلیدس، استاد محترم دانشگاه فیزیک و مهندسی، ویلیام ای. و همکار فوق دکتری به ترتیب محاسبات نظری را انجام می دهند که پیوندهایی را بین آزمایش های مختلف برای ایجاد یک تصویر کامل فراهم می کند. مطالعه ترکیبی نشان داد که با کوچک شدن ضخامت لایه در ابرشبکه‌ها، ارتعاشات اتمی در ابتدا تحت تسلط ارتعاشات دو ماده حجیم بودند، اما به تدریج تکامل یافتند تا توسط رابط‌های اتمی که ساختار کریستالی جدیدی را تعریف می‌کنند، تسلط پیدا کنند.
ترکیبات اولیه محاسبات نظری با استفاده از مکانیک کوانتومی با آزمایش‌های فیزیکی به فیزیکدانان و مهندسان این امکان را می‌داد تا نحوه رفتار مواد را درک کنند. چنین تحقیقاتی منجر به ایجاد و توسعه دستگاه های دیجیتالی شده است که امروزه ما آن را بدیهی می دانیم. میکروسکوپ های الکترونی نقش عمده ای در این جست و جوها ایفا کرده اند، اما تا همین اواخر وضوح کافی برای تصویربرداری از ارتعاشات اتمی را نداشتند.
"خواص نوظهور در مقیاس نانو، به ویژه هنگام جمع آوری مواد رخ می دهد. پانتلیدس گفت: «از این ترکیب‌ها، رفتار جدیدی به دست می‌آید که انتظارش را نداشتیم. هر بار که سازه‌ای با ویژگی‌های جدید وجود دارد، ذهن مهندسی مستقیماً به این فکر می‌کند که چه مواد جدیدی با ویژگی‌های جدید و دستگاه‌های جدید را می‌توان ساخت. به زبان ساده، این روشی است که فناوری ایجاد می‌شود.»
کالدول و ماتسون خواص مادون قرمز ابرشبکه های در مقیاس اتمی را مطالعه کردند. "خواص فروسرخ کریستال های قطبی عمدتا توسط فونون های نوری مواد هدایت می شود. بنابراین، این کار بر اساس مفهومی است که ما هیبرید کریستالی می نامیم، جایی که ترکیبی از مواد نازک اتمی در ابرشبکه ها می تواند برای القای خواص در حال ظهور استفاده شود." کالدول گفت، و این تلاش با نشان دادن اینکه مقیاس این اندازه‌گیری‌ها را می‌توان برای اندازه‌گیری دقیق‌ترین رفتار ثبت‌شده تا کنون کاهش داد، بسیار بهبود یافته است.
این کار پتانسیل بهبود دانش در زمینه‌های میکروسکوپ، علوم نوری، فیزیک و مهندسی را دارد. پانتلیدس گفت: "ما به مرحله تغییر در این فناوری رسیده‌ایم. با بهبود روش اندازه‌گیری، می‌توانیم با این نانومواد بهتر کار کنیم و آنها را دستکاری کنیم. ما بسیار مطمئن‌تر هستیم که می‌توانیم ساختارهایی با ویژگی‌های سفارشی طراحی کنیم."
Pantelides و Caldwell به همکاری با آزمایشگاه ملی Oak Ridge ادامه خواهند داد تا پیشرفت بیشتری در این زمینه، به ویژه در گسترش ساختارهای کریستالی مختلف و سایر سیستم‌های مواد مورد علاقه، مانند نیمه هادی‌های مبتنی بر نیترید، دنبال کنند.
محققان دانشگاه ویرجینیا، آزمایشگاه ملی ساندیا، دانشگاه کالیفرنیا، برکلی، دانشگاه پردو و دانشگاه هومبولت و موسسه Paul-Drude-Institut für Festkörperelektronik در آلمان در این مطالعه شرکت کردند.
نقل قول: اندازه‌گیری‌های نوآورانه اتم‌های ارتعاشی در نانوساختارها، کلاس جدیدی از فناوری‌ها را معرفی می‌کند (2022، 26 ژانویه)، استخراج‌شده در 27 ژانویه 2022 از https://phys.org/news/2022-01-breakthrough-vibrating-atoms-nanostructures - ushers.html
این برگه یا سند یا نوشته تحت پوشش قانون کپی رایت است. به جز هرگونه معامله منصفانه به منظور تحقیق یا مطالعه خصوصی، هیچ بخشی بدون اجازه کتبی قابل تکثیر نیست. محتوا فقط برای مقاصد اطلاعاتی ارائه شده است.
[ad_2]
مقالات مشابه
- جت جست و خیز minicamp میان NFL بازگشت حدس و گمان
- کلینیک تخصصی پوست موی رویان
- بهبود(بهبود) مواد شیمیایی شما در سه روز
- شرکت صادرات و واردات کالاهای مختلف از جمله کاشی و سرامیک و ارائه دهنده خدمات ترانزیت و بارگیری دریایی و ریلی و ترخیص کالا برای کشورهای مختلف از جمله روسیه و کشورهای حوزه cis و سایر نقاط جهان - بازرگانی علی قانعی
- ارز دیجیتال چه کاری می انجام دهد تا شما را به تغییر تبدیل کند؟
- آیا وزوویوس استراحت طولانی مدت می کند؟
- نیروی هوایی اذعان 'مداوم و سازگار نژادی' تعصب در برابر سیاه شعله ور سوابق نشان می دهد
- NFL اردوگاه آموزشی قوانین تنظیم نوار بالا برای بازیکنان برای بازگشت از coronavirus
- Yoenis Cespedes' روز باز آرزو می شود متس افزایش از لوئیس Rojas
- طراحی دکوراسیون مغازه املاک + عکس