Kamera widzi, które atomy tańczą

Uczeni z uniwersytetów Columbia w USA i Burgundii we Francji donieśli, że udało im się opracować nowy rodzaj "kamery" z czasem otwarcia migawki wynoszącym 1 bilionową część sekundy, która potrafi dostrzec lokalne zaburzenia w dynamicznym układzie atomów, które są rozmyte przy zastosowaniu wolniejszych migawek.

Nowa metoda, którą nazwali zmienną migawką PDF lub vsPDF (skrót angielskojęzycznego terminu "pair distribution function"), nie działa jak konwencjonalny aparat fotograficzny, lecz wykorzystuje neutrony pochodzące z laboratorium w Oak Ridge (ORNL) Departamentu Energii USA do pomiaru pozycji atomów z czasem otwarcia "przysłony" wynoszącym około jednej pikosekundy, milion milionów (bilion) razy szybciej niż normalne migawki aparatu. Badanie zostało opublikowane w czasopiśmie "Nature Materials".

"Dzięki tej technice będziemy mogli obserwować materiał i zobaczyć, które atomy tańczą, a które pozostają bez ruchu", wyjaśnia w komunikacie Simon Billinge z Uniwersytetu Burgundzkiego. Poznanie mechanizmu dynamicznych zaburzeń grup atomów w materiałach może doprowadzić do powstania wydajniejszych energetycznie urządzeń termoelektrycznych, np. półprzewodnikowych chłodziarek i pomp ciepła, a także do lepszego odzyskiwania użytecznej energii z ciepła odpadowego, np. spalin samochodowych i z elektrowni, przez przekształcanie go bezpośrednio w energię elektryczną.

Film objaśniający działanie mechanizmu obserwacji dynamicznych zaburzeń atomowych:

Źródło: phys.org/news/, zdjęcie: www.engineering.columbia.edu/news/ - Jill Hemman/ORNL, Departament Energii Stanów Zjednoczonych

Mirosław Usidus