Когда ученые и инженеры находят новые способы оптимизации существующих материалов, она прокладывает путь для инноваций, которые делают все из наших телефонов и компьютеров на наше медицинское оборудование меньше, быстрее, и эффективнее.
По данным исследования, опубликованного сегодня в природе журнала НПГ Азии материалами, группа исследователей, возглавляемая Эдвином Fohtung, адъюнкт-профессор материаловедения и инженерии в Политехнический институт Ренсселера — нашли новый способ для оптимизации никель, разбудив свойства, которые позволили бы множество применений, от биосенсоров для квантовых вычислений.
Они показали, что, когда никель производится в крайне малых, монокристаллических нанопроволок и подвергают механической энергии, огромное магнитное поле создается, явление, известное как гигантская магнитострикция.
И наоборот, если магнитное поле приложено к материалу, то атомы внутри будет менять свою форму. Это смещение может быть использована для сбора энергии. Что характерно, заявил Fohtung, это полезно для хранения и сбора данных, даже биосенсоров. Хотя никель является распространенным материалом, его обещание в этих областях не было ранее известно.
«Представьте себе создание системы с большими площадями нанопроволоки. Вы могли бы поставить его во внешнее магнитное поле, и оно будет собрать очень огромное количество механической энергии, но это будет очень небольшой», — сказал Fohtung.
Исследователи обнаружили это уникальное свойство с помощью технологии безлинзовой микроскопии, в которой синхротронного используется для сбора дифракционных данных. Эти данные затем подключен компьютерных алгоритмов для получения 3D-изображения электронной плотности и атомных смещений.
С помощью больших данных, сказал Fohtung, эта техника может производить снимки лучшего качества, чем традиционные микроскопы, давая исследователям больше информации. Он сочетает в себе вычислительные и экспериментальные физика материаловедение-пересечение его различных областях знаний.
«Такой подход способен видеть очень мелкие предметы и открывать вещи, которые мы никогда не думали, существовали об этих материалах и их использовании», — сказал Fohtung. «Если вы используете линзы, есть предел того, что можно увидеть. Это зависит от размера вашего объектива, характер вашей линзы, кривизна линзы. Без линз, в нашей резолюции ограничивается только длиной волны излучения».
Fohtung использовал этот же прием, чтобы показать, что гексаферрит бария — универсальный и богатый материал часто используется в кассеты, компакт-диски, а также компьютерные компоненты, имеет спонтанной магнитной и электрической поляризации, что одновременно увеличивается и уменьшается при воздействии электрического поля. Свойство, известное как сегнетоэлектричество, очень удобен для быстрого написания, энергосбережения и хранения данных. Эти выводы недавно были опубликованы в натуральном Б. комментарий
Fohtung считает, что безлинзовой подход к изучению веществ позволит исследователям узнать еще больше о твердотельных материалов, как те, которые используются в технологических аппаратах. Это даже может позволить глубже понять человеческие ткани и клетки, из которых может рассматриваться в более естественной среде обитания, используя эту технику.
«Что так сильно волнует меня, — это потенциал на будущее. Есть так многие существующие материалы, которые мы просто не в состоянии понять потенциальных применений», — сказал Fohtung.
Fohtung работал с исследователями из Национальной лаборатории Лос-Аламос, Нью-Мексико государственного университета и Аргоннской национальной лаборатории на обе публикации.
сделать разницу: спонсорские возможности
Ответить
Хотите присоединиться к обсуждению?Не стесняйтесь вносить свой вклад!