Científicos de la Universidad de Columbia, en Nueva York, han utilizado una cámara ultrarrápida para fotografiar lo que se denomina desorden dinámico — movimiento caótico átomos.
En 2023, los científicos presentaron una cámara con una velocidad de obturación de sólo una trillonésima de segundo, es decir, 250 millones de veces más rápida que las cámaras digitales tradicionales, que abren el obturador durante aproximadamente una cuatromilésima de segundo para mejorar una foto. Esto permite a la cámara ultrarrápida capturar una foto movimiento caótico átomos de un material bajo la influencia de vibraciones o cambios de temperatura. Los científicos aún no comprenden del todo la naturaleza de este fenómeno, pero es importante para determinar las propiedades y reacciones de diversos materiales. Los investigadores llaman a su invento función de distribución de pares atómicos de puerta variable (vsPDF, por sus siglas en inglés).
Sólo con esta nueva herramienta vsPDF podemos ver realmente esta faceta de los materiales Con esta técnica, podremos observar el material y ver qué átomos participan en este movimiento caótico y cuáles quedan fuera», — explica el científico de materiales de la Universidad de Columbia Simon Billing.
Las altas velocidades de apertura y cierre del obturador permiten obtener imágenes extremadamente nítidas, lo que resulta muy eficaz a la hora de obtener imágenes de objetos en movimiento, como átomos que oscilan muy rápidamente. VsPDF utiliza neutrones para medir la posición de los átomos. Los neutrones que entran y atraviesan el material pueden rastrearse para medir las estructuras atómicas. Los cambios en los niveles de energía son equivalentes a los ajustes de la velocidad de obturación.
Con la cámara, los científicos estudiaron las propiedades del teluro de germanio, muy utilizado para convertir el exceso de calor en electricidad o la electricidad en refrigeración.
Las imágenes tomadas por la cámara demostraron que el teluro de germanio conserva en su mayor parte su estructura cristalina a cualquier temperatura. Sin embargo, a temperaturas más altas en este artículo hay un movimiento más caótico de los átomos, y la energía de su movimiento se convierte en calor según el gradiente que coincide con la dirección polarización eléctrica espontánea del material.
El uso de esta cámara ayudará a los científicos a comprender mejor las propiedades termoeléctricas de tales materiales y, sobre esta base, crear dispositivos, por ejemplo, para alimentar aparatos en ausencia de luz solar. Sin embargo, aún queda mucho trabajo por hacer para que vsPDF esté listo para su uso generalizado como método de prueba.
Los resultados del estudio se publican en la revista Nature
Fuente: ScienceAlert
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