พล็อตที่มีรายละเอียดสูงซึ่งแสดงให้เห็นเป็นครั้งแรกว่าตำแหน่งของอะตอมทั้งหมด 18 356 อะตอมในอนุภาคนาโนแก้วที่เป็นโลหะสามารถเปลี่ยนความเข้าใจของเราเกี่ยวกับวัสดุที่ไม่ใช่ผลึกได้ ความสำเร็จนี้เกิดขึ้นได้ด้วยเทคนิคที่เรียกว่าอะตอมมิกอิเล็กตรอนเอกซ์เรย์ (AET) ยังช่วยให้ออกแบบวัสดุด้วยคุณสมบัติที่เหมาะสมกับการใช้งานในการคำนวณควอนตัมและการตรวจจับคลื่นโน้มถ่วงได้ง่ายขึ้น
แก้วโลหะถูกค้นพบในปี 1960 และมีคุณสมบัติ
ของทั้งโลหะและแก้ว พวกมันมีพันธะโลหะซึ่งกำลังนำอยู่ แต่อะตอมของพวกมันนั้นไม่เป็นระเบียบเหมือนในแก้วแทนที่จะสั่งเหมือนในคริสตัล ผลิตขึ้นโดยการให้ความร้อนแก่สารบางชนิดให้อยู่เหนือจุดหลอมเหลวของพวกมันแล้วดับลงในลักษณะที่ป้องกันไม่ให้ตกผลึก และความแข็งแรงพิเศษของพวกมันทำให้มีแนวโน้มที่ดีสำหรับการใช้งานทางวิศวกรรมโครงสร้าง อย่างไรก็ตาม ลักษณะที่ไม่เป็นระเบียบของพวกมันทำให้ยากต่อการศึกษาโครงสร้างสามมิติโดยใช้เทคนิคผลึกศาสตร์ แม้ว่าจะมีวิธีการอื่น เช่น การเอ็กซ์เรย์และการเลี้ยวเบนของนิวตรอน กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่านที่มีความละเอียดสูง และการเรโซแนนซ์แม่เหล็กนิวเคลียร์แบบนิวเคลียร์ แต่ก็ไม่มีวิธีใดที่สามารถระบุตำแหน่งทั้งหมดของอะตอมในแบบ 3 มิติได้โดยตรง
เอกซเรย์อิเล็กตรอนอะตอมในบทความที่ ตีพิมพ์ในNature Jianwei Miaoจากมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย ลอสแองเจลิส สหรัฐอเมริกา และเพื่อนร่วมงานสังเกตว่า โดยหลักการแล้ว AET สามารถแก้ปัญหาที่มีมายาวนานนี้ได้ เทคนิคนี้ทำงานโดยส่งลำอิเล็กตรอนผ่านตัวอย่างเพื่อให้ได้การฉายภาพ 2 มิติของโครงสร้างอะตอม 3 มิติ จากที่นั่น ได้ชุดของภาพ 2 มิติโดยการเปลี่ยนการวางแนวของตัวอย่างที่สัมพันธ์กับลำแสง ในขั้นตอนสุดท้าย ภาพจะถูกสร้างใหม่เป็นภาพ 3 มิติของตัวอย่างทั้งหมด
ก่อนหน้านี้ AET ถูกใช้เพื่อสร้างภาพข้อบกพร่อง
ของคริสตัล 3 มิติ (เช่น ความคลาดเคลื่อน ความผิดพลาดในการซ้อน ขอบเขตของเกรน ลำดับ/ความผิดปกติทางเคมี และข้อบกพร่องของจุด) ในวัสดุที่ระดับอะตอมเดี่ยว อย่างไรก็ตาม การได้รับโครงสร้างอะตอม 3 มิติของแก้วโลหะนั้นจำเป็นต้องมีความก้าวหน้าที่สำคัญสองประการ Miao กล่าว “เราปรับการทดลองของเราให้เหมาะสมเพื่อให้ตัวอย่างมี ‘ปริมาณ’ อิเล็กตรอนที่ต่ำที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ที่จำเป็นในการสร้างภาพเพื่อหลีกเลี่ยงการเปลี่ยนแปลงตัวอย่างในระหว่างการวัด” เขากล่าวกับPhysics World “เรายังได้พัฒนาอัลกอริธึมขั้นสูงเพื่อวิเคราะห์ภาพที่มีสัญญาณรบกวน แล้วนำมาต่อเข้าด้วยกันเพื่อให้ได้แผนที่ 3 มิติ”
หลังจากไล่ตามเป้าหมายมาหลายปี Miao และเพื่อนร่วมงานกล่าวว่าในที่สุดพวกเขาก็ประสบความสำเร็จในการวิเคราะห์ชุดภาพ 2D คุณภาพสูงที่จับภาพความแตกต่างที่ละเอียดอ่อนเมื่อมองกระจกโลหะในทิศทางที่ต่างกัน จากนั้นพวกเขาจึงใช้อัลกอริธึมขั้นสูงเพื่อทำแผนที่ตำแหน่ง 3 มิติที่แม่นยำของอะตอม 18 356 อะตอมในอนุภาคนาโนแก้วที่เป็นโลหะ ( ดูวิดีโอนี้ )
superclusters เหมือนคริสตัลทีมงานซึ่งรวมถึงนักวิจัยจาก Lawrence Berkeley National Laboratory และ University of Maryland ได้ศึกษาอนุภาคนาโนแก้วโลหะที่มีองค์ประกอบ 8 ประการ ได้แก่ โคบอลต์ นิกเกิล รูทีเนียม โรเดียม แพลเลเดียม เงิน อิริเดียม และแพลตตินั่ม พวกเขาจำแนกสิ่งเหล่านี้ออกเป็นสามประเภทอะตอมที่แตกต่างกัน: โคบอลต์และนิกเกิลเป็นประเภทที่ 1; รูทีเนียม โรเดียม แพลเลเดียม และเงินเป็นประเภทที่ 2 และอิริเดียมและแพลตตินั่มเป็นชนิดที่ 3
นักวิจัยได้ระบุลำดับการจัดเรียงอะตอม 3 มิติ
ในระยะสั้นและระยะกลาง พวกเขาตั้งข้อสังเกตว่าแม้ว่าการบรรจุอะตอม 3 มิติระยะสั้นจะมีความผิดปกติทางเรขาคณิต โครงสร้างลำดับระยะสั้นบางโครงสร้างเชื่อมต่อกันเพื่อสร้างซูเปอร์คลัสเตอร์ที่เหมือนคริสตัล ทำให้เกิดลำดับระดับกลาง
Miao และเพื่อนร่วมงานได้ระบุลำดับระยะกลางที่เหมือนคริสตัลสี่ประเภท (ลูกบาศก์ที่มีใบหน้าเป็นศูนย์กลาง ลูกบาศก์ที่ล้อมรอบตัวหกเหลี่ยม ลูกบาศก์ที่มีร่างกายเป็นศูนย์กลาง และลูกบาศก์ธรรมดา) ที่มีอยู่ร่วมกันในตัวอย่างอสัณฐาน ข้อสังเกตเหล่านี้สนับสนุนรูปแบบการบรรจุคลัสเตอร์ที่มีประสิทธิภาพสำหรับแว่นตาโลหะ
ทีมงานยังแสดงให้เห็นด้วยว่ากระจุกเหล่านี้บางกระจุกแน่น ขณะที่บางกระจุกก็หลวมกว่า บรรจุภัณฑ์ที่หลวมอาจเกิดจากกระบวนการสังเคราะห์แก้ว แต่อาจบ่งบอกถึงช่องว่างที่สำคัญในรุ่นปัจจุบันด้วย
ในบทความNews & Viewsที่ เกี่ยวข้อง Paul Voylesจากมหาวิทยาลัยวิสคอนซิน เมดิสัน สหรัฐอเมริกา ตั้งข้อสังเกตว่า AET สามารถเปิดทางไปสู่วิธีการที่ดีกว่าในการระบุลักษณะข้อบกพร่องเชิงโครงสร้างในแว่นตา เทคโนโลยีที่มีความหลากหลายเช่นเดียวกับควอนตัมบิตตัวนำยิ่งยวดที่ใช้ในคอมพิวเตอร์ควอนตัมและการเคลือบด้วยแสงบางชนิดที่ใช้ในหอสังเกตการณ์คลื่นโน้มถ่วงของ LIGOอาจได้รับประโยชน์เนื่องจากทั้งสองถูกจำกัดด้วยข้อบกพร่องของแก้วที่เรียกว่าระบบสองระดับ ข้อบกพร่องเหล่านี้สามารถตรวจพบได้โดยลายเซ็นทางสเปกโตรสโกปีเท่านั้น ไม่ใช่โดยโครงสร้าง Voyles อธิบาย ดังนั้นความสามารถในการระบุข้อบกพร่องเหล่านี้ได้ง่ายขึ้นจะทำให้การออกแบบวัสดุที่ดีขึ้นสำหรับการใช้งานเหล่านี้และการใช้งานอื่นๆ ได้ง่ายขึ้น
ในการศึกษาของพวกเขา นักวิทยาศาสตร์ด้านวัสดุTao DengและWen Shangจากมหาวิทยาลัย Shanghai Jiao Tong และเพื่อนร่วมงานได้เริ่มดูว่าจะสามารถจับการปล่อยมลพิษระดับต่ำจากมือมนุษย์และนำไปใช้จริงได้หรือไม่
รูปแบบลับด้วยเหตุนี้ พวกเขาจึงใช้พื้นผิวอะลูมิเนียมซึ่งมีการสะท้อนแสง IR สูง และทำลวดลายบนลวดลายโดยใช้ส่วนผสมของเฮกเซนและโพลีไดเมทิลไซลอกเซนซึ่งมีการสะท้อนแสงอินฟราเรดต่ำ ภายใต้แสงโดยรอบ ภาพที่สร้างขึ้นจะไม่สามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่าหรือกล้องอินฟราเรด สถานการณ์นี้เปลี่ยนไป แต่เมื่อแสงอินฟราเรดจากมือส่องผ่านลวดลายลับ
“เมื่อไม่มีมือ รูปแบบการเข้ารหัส รวมทั้งบริเวณที่มีการสะท้อนแสงอินฟราเรดต่ำและบริเวณที่มีการสะท้อนแสงอินฟราเรดสูง จะอยู่ในสภาวะสมดุลของอุณหภูมิกับพื้นหลัง” นักวิจัยกล่าว โดยอธิบายว่าการแผ่รังสีอินฟราเรดจากภูมิภาคต่างๆ มีความเหมือนกัน ทำให้ไม่มีความแตกต่างระหว่างลวดลายกับพื้นหลังอะลูมิเนียม
Credit : craniopharyngiomas.net cubmasterchris.info digitalbitterness.com dward3.com
