یک دوربین با سرعت عکسبرداری یک تریلیونم ثانیه‌ای، توانست «آشوب» را در عمل ثبت کند

0

بهترین دوربین‌های دیجیتال موجود در بازار شاتر خود را حدود یک چهار هزارم ثانیه باز می‌کنند. اما برای گرفتن عکس از فعالیت اتمی، به شاتری نیاز است که خیلی سریع‌تر کلیک کند.

با در نظر گرفتن این موضوع، دانشمندان روشی را برای دستیابی به سرعت شاتر که یک تریلیونم ثانیه یا ۲۵۰ میلیون برابر سریع‌تر دوربین‌های دیجیتال است، رونمایی کرده‌اند. این باعث می‌شود که بتواند چیزی بسیار مهم در علم مواد را به تصویر بکشد: هرج و مرج یا آشوب.

آشوب، در اتم‌ها و کلا دانش فیزیک، معمولاً به رفتار یا دینامیک آشفته‌ای اشاره دارد که در سیستم‌های خاصی از جمله سیستم‌های اتمی و مولکولی رخ می‌دهد. آشوب پدیده‌ای است که در آن رفتار به ظاهر تصادفی و غیرقابل پیش‌بینی از معادلات قطعی ناشی می‌شود. به عبارت ساده‌تر، حتی اگر رفتار سیستم توسط قوانین فیزیکی کاملاً تعریف‌شده اداره می‌شود، سیستم می‌تواند وابستگی بسیار حساسی به شرایط اولیه نشان دهد و پیش‌بینی بلندمدت را عملاً غیرممکن می‌کند.چند نوع آشوب می‌توان تعریف کرد:

آشوب کوانتومی: در حوزه مکانیک کوانتومی، آشوب می‌تواند در رفتار سیستم‌های کوانتومی ظاهر شود. .

برخی از سیستم‌های کوانتومی می‌توانند رفتار آشفته‌ای را در سطوح انرژی، توابع موج و سایر ویژگی‌های خود نشان دهند. این زمینه هنوز هم یک حوزه تحقیقاتی در حال انجام است.

آشوب کلاسیک در سیستم‌های اتمی: در مکانیک کلاسیک، هرج و مرج می‌تواند در دینامیک سیستم‌های اتمی پدیدار شود. حرکت الکترون‌ها به دور هسته اتم را در نظر بگیرید. رفتار این الکترون‌ها توسط معادلات کلاسیک حرکت کنترل می‌شود و در برخی موارد، برهمکنش بین الکترون‌ها و هسته‌ها می‌تواند منجر به رفتار آشفته شود. این می‌تواند پیامد‌هایی برای پایداری ساختار‌های اتمی و رفتار طولانی مدت آن‌ها داشته باشد.

دینامیک مولکولی: در شبیه‌سازی دینامیک مولکولی، محققان حرکت اتم‌ها و مولکول‌ها را در طول زمان با استفاده از مکانیک کلاسیک مطالعه می‌کنند. در برخی موارد، برهمکنش‌های بین اتم‌ها می‌تواند منجر به رفتار آشفته در شبیه‌سازی شود و پیش‌بینی دقیق رفتار بلندمدت سیستم را چالش‌برانگیز می‌کند.

نظریه آشوب در زمینه‌های مختلف علمی از جمله فیزیک، شیمی، زیست‌شناسی و حتی مهندسی کاربرد دارد. درک رفتار هرج و مرج می‌تواند بینش‌هایی را در مورد سیستم‌های پیچیده ارائه دهد و به محققان کمک کند رفتار خود را با دقت بیشتری مدل کنند و پیش‌بینی کنند، حتی در مواردی که نتایج قطعی ممکن است غیرقابل پیش‌بینی به نظر برسند.

به زبان ساده، آشوب زمانی در سطح اتمی زمانی رخ می‌دهد که خوشه‌های اتم در یک ماده به صورت‌های مختلف، در یک دوره معین حرکت می‌کنند و می‌رقصند که می‌تواند ناشی از لرزش یا تغییر دما ایجاد می‌شود. این پدیده‌ هنوز به طور کامل درک نشده، اما برای شناسایی خواص و واکنش‌های مواد بسیار مهم است.

سیستم جدید سرعت شاتر فوق سریع، که در ماه مارس سال جاری رونمایی شد، بینش جدیدی به ما ارائه می‌دهد. محققان اختراع خود را تابع توزیع جفت اتمی شاتر متغیر یا به اختصار vsPDF نامیده‌اند. با این تکنیک، ما می‌توانیم یک ماده را تماشا کنیم و ببینیم کدام اتم‌ها در رقص هستن.

تصویر زیر ساختار اتمی GeTE را در سرعت‌های شاتر کندتر (چپ) و سریعتر (راست) نشان می‌دهد.

vsPDF برای دستیابی به عکس سریع شگفت‌انگیز خود، به جای تکنیک‌های عکاسی مرسوم، از نوترون‌ها برای اندازه‌گیری موقعیت اتم‌ها استفاده می‌کند. نحوه برخورد نوترون‌ها و عبور آن‌ها از یک ماده را می‌توان برای اندازه‌گیری اتم‌های پیرامونی، با تغییر دادن سطوح انرژی که معادل تنظیم سرعت شاتر است، ردیابی کرد.

محققان در آزمایش ابتدایی خود، دوربین نوترونی خود را بر روی ماده‌ای به نام تلورید ژرمانیوم (GeTe) متمرکز کردند. این ماده  دلیل ویژگی‌های خاص خود که به طور گسترده برای تبدیل گرمای هدر رفته به برق یا الکتریسیته به خنک‌کننده استفاده می‌شود.

دوربین نشان داد که GeTe به طور متوسط در تمام دما‌ها مانند یک کریستال ساختار یافته است. اما در دما‌های بالاتر، اختلال دینامیکی بیشتری را نشان می‌دهد، و اتم‌ها حرکت را به انرژی حرارتی مبادله می‌کنند که با شیبی سمت و سوی قطبش الکتریکی خود به خودی ماده مطابقت دارد.

درک بهتر این ساختار‌های فیزیکی، دانش ما را در مورد نحوه عملکرد ترموالکتریک بهبود می‌بخشد و ما را قادر می‌سازد مواد و تجهیزات بهتری را توسعه دهیم.

این تحقیق در Nature Materials منتشر شده.


اگر خواننده جدید سایت «یک پزشک»  هستید!
شما در حال خواندن سایت یک پزشک (یک پزشک دات کام) به نشانی اینترنتی www.1pezeshk.com هستید. سایتی با 18 سال سابقه که برخلاف اسمش سرشار از مطالب متنوع است!
ما را رها نکنید. بسیار ممنون می‌شویم اگر:
- سایت یک پزشک رو در مرورگر خود بوک‌مارک کنید.
-مشترک فید یا RSS یک پزشک شوید.
- شبکه‌های اجتماعی ما را دنبال کنید: صفحه تلگرام - صفحه اینستاگرام ما
- برای سفارش تبلیغات ایمیل alirezamajidi در جی میل یا تلگرام تماس بگیرید.
و دیگر مطالب ما را بخوانید. مثلا:

نه! ژاپن واقعا شبیه هیچ کشور دیگری نیست – عکس‌هایی که این را ثابت می‌کنند

هر کشوری ویژگی‌های فرهنگی و اجتماعی و حکمرانی و اقلیمی متفاوتی از کشور دیگری دارد. اما تفاوت برخی از کشورها با دیگران، چشم‌گیرتر است. ژاپن را یک اقیانوس از دنیاهای دیگر جدا نکرده، اما اگر شما هم این عکس‌ها را با من مرور می‌کنید، می‌بینید که…

اگر قرار بود در طراحی بدنه و اجزای داخلی خودروها، فرهنگ و هنر هر کشور در نظر گرفته می‌شد

طراحی خودرو فرآیند پیچیده ای است که شامل عوامل مختلفی است تا اطمینان حاصل شود که محصول نهایی& ایمن، کارآمد , زیباست و نیازها و خواسته های مصرف کنندگان را برآورده می کند. فاکتورهای زیر برای مثال موثرند:ایمنی: ایمنی در طراحی خودرو از…

روجلدهای قدیمی مجله‌های کیهان بچه‌ها

کیهان بچه‌ها مجله‌ای بود که در دوران کودکی می‌خریدیم. برای من کیهان بچه‌ها بوی نان می‌دهد! چون پدرم همیشه بعد از رفتن نانوایی؛ نان‌ها را لای مجله می‌گذاشت و وقتی به خانه می‌آمد من دوان دوان می‌رفتم و مجله را از او می‌گرفتم.منابع…

ژاک شارل: کسی که اولین بالون هیدروژنی تاریخ را به پرواز درآورد

در 4 ژوئن 1783، برادران مون‌گلفیه اولین بار یک بالون هوای گرم را در جنوب فرانسه به نمایش گذاشتند. این بالون که از گونی محکمی پوشیده شده با کاغذ ساخته شده بود و تا نزدیک به 2 کیلومتر بالا رفت و به مدت 10 دقیقه در هوا باقی ماند.خبر موفقیت…

چگونه خاطرات بد را فراموش کنم – ۱۸ ترفند خوب

در جلوی جمعیت افتادن. یک جدایی بد - یک ارائه و سخنرانی بد جلوی جمعیت ... همه ما خاطرات بد و لحظات شرم آور داریم که ترجیح می دهیم فراموش کنیم. برخی به راحتی پشت سر گذاشته می شوند.رویدادهای دیگری مانند دلشکستگی ممکن است با شما همراه باشد.…

نوستالژی: سیر در لوازم التحریر قدیمی

لوازم التحریر زمان کودکی ما نه کیفیت لازم را داشتند (به جز استثنائاتی) و نه تنوع کافی را. خوبی‌اش این بود که ما اصلا نمی‌دانستیم که لوازم التحریر با کیفیت عالی‌تری هم وجود دارد و فاصله فقیر و غنی در مدارس آنقدرها هم زیاد نبود. یعنی تقریبا…
آگهی متنی در همه صفحات
دکتر فارمو / آموزش رانندگی با ماشین دنده اتومات / فروشگاه لوازم بهداشتی / آموزش زبان فرانسه / هایلند بیوتی / شیشه اتومبیل / کاهش وزن قطعی با اسلیو معده / دانلود ریمیکس های جدید /بهترین جراح اسلیو معده در تهران / درمان سرد مزاجی بانوان / قیمت گوسفند زنده / موتور فن کویل /کپسول پرگابالین / لیزر زگیل تناسلی /بهترین کلینیک کاشت مو مشهد /داروخانه آنلاین / بهترین سریال های ۲۰۲۴ / خرید دستگاه تصفیه آب / تجهیزات و وسایل دندانپزشکی /ثبت برند /خدمات پرداخت ارزی نوین پرداخت /جراح تیروئید / پزشکا /سریال ایرانی کول دانلود / مجتمع فنی تهران / دانلود فیلم دوبله فارسی /موتور فن کویل / نرم افزار حسابداری / مقاله بازار / شیشه اتومبیل /بهترین دکتر لیپوماتیک در تهران /کاشت مو / درمان طب / تجهیزات پزشکی /داروخانه اینترنتی آرتان /اشتراك دايت /فروشگاه لوازم بهداشتی /داروخانه تینا /سایت نوید /کلاه کاسکت /ساعت تبلیغاتی /تجهیزات پزشکی /بهترین سریال های ایرانی /کاشت مو /قیمت ساک پارچه ای /دانلود نرم افزار /

ارسال یک پاسخ

آدرس ایمیل شما منتشر نخواهد شد.