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#Novedades de la industria
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Un arma del radar para los átomos ingobernables
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Las radiografías se han utilizado de largo para hacer las imágenes de los objetos minúsculos, incluso solos átomos. Ahora un equipo de científicos ha descubierto un nuevo uso para las radiografías en la escala atómica: usarlas como un arma del radar para medir el movimiento y la velocidad de grupos complejos y sucios de átomos.
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“Es un poco como una trampa de velocidad de la policía -- para los defectos atómicos y del nanoscale,” dice a Randall Headrick, profesor de la física en la universidad de Vermont que llevó al equipo de investigación. La nueva técnica fue divulgada el 28 de marzo en la física de la naturaleza del diario.
Las radiografías tienen gran potencia de mirar dentro. No es apenas superhombre; los científicos han estado empujando más cercano a qué pudo parecer como la ciencia ficción, entrenando a radiografías sobre objetos minúsculos, incluyendo cadenas de la DNA, de los virus, y de los átomos individuales. Pero como sondan la estructura de cosas nunca-más pequeñas, el arreglo al azar de esos objetos hace cada vez más difícil distinguir entre ellos. Un prolongado problema ha sido que las buenas imágenes de la radiografía requieren cristales casi perfectos--objetos idénticos en orden exacto. En la escala de los objetos de los átomos, complejos y desordenados -- como las películas finas que se utilizan para hacer la pantalla en un teléfono celular o las capas del metal usado en circuitos electrónicos -- dé una imagen borrosa de la radiografía.
“Es como la mezcla de muchas diversas caras en una imagen compuesta,” Headrick dice, “o intentando ver un qué coche medio parece mirando la cremallera del tráfico a lo largo de una carretera.”
En un nuevo acercamiento, el Headrick y los otros científicos, con la ayuda del Ministerio de los E.E.U.U. de Energía, imponen orden ante las radiografías cuando no hay orden en lo que están mirando. Utilizaron radiografías coherentes (piense las radiografías que viajan en una banda) para recuperar algo de la información de su imagen. Bastante como el radar escoge la velocidad de un individuo en la carretera, ellos pescó hacia fuera las velocidades distintas de pequeños grupos de átomos de la señal a granel de la radiografía que brillaban sobre una corriente de átomos en el movimiento. Y en esa nueva clase de imagen de la radiografía, descubrieron vacíos y los poros minúsculos que forma al hacer dos clases de películas finas con silicio y tungsteno -- y cómo esos vacíos y poros se mueven.
Sus promesas del descubrimiento de mejorar las técnicas industriales para hacer películas finas más lisas, más perfectas -- cuáles tienen millares de usos comerciales de los paneles solares para drogar los sistemas de envío, los chips de ordenador a los bolsos de la patata frita.
Pero lejos más importante, Headrick observa, la investigación abre una nueva manera de ver muchas clases de grupos complejos de átomos en el movimiento, no apenas cristales ordenados.
“Podemos ver que estos defectos del nanoscale forman en la película mientras que se están haciendo,” Headrick dicen. Sorprendieron a los científicos que podían crear una vista no apenas de la aspereza superficial de la película, pero también la estructura interior. Esto es importante puesto que la calidad de películas finas se puede afectar fuertemente por la relación dinámica entre cómo están creciendo en la superficie -- a menudo siendo rociado o depositado en un vacío -- y la estructura de los átomos que forman debajo de la superficie.
“Encontramos que hay dos clases de defectos,” Headrick observamos, “un tipo que se mueva junto con la superficie y somos probablemente los nanocolumns que crecen con la superficie -- y otro tipo que es los vacíos que no crecen con la superficie.”
Para entender estas dos clases de defectos, viértase un vaso de cerveza y mire las burbujas. Un cierto movimiento en líneas finas a través del líquido, viajando para arriba mientras que sube el top de la cerveza también. Otras burbujas, atrapadas en la cabeza espumosa, se pegan en el lugar mientras que más pilas de la espuma encima de ellas.
Ahora imagínese que estas burbujas son realmente solos átomos. Las líneas de burbujas que se levanten mientras que se está vertiendo la cerveza son como los nanocolumns de los átomos Headrick y el equipo observado con la nueva técnica de la radiografía. Los vacíos en la película son como las burbujas atrapadas en la espuma de la cerveza.
El autor importante en el papel es el estudiante de tercer ciclo de Headrick, Jeffrey Ulbrandt. Junto, colaboraron con los investigadores de la universidad de Boston, incluyendo el físico Karl Ludwig, y científicos en el laboratorio nacional de Argonne, para hacer el descubrimiento. Usando una máquina grande llamada un sincrotrón en la fuente avanzada del fotón de Argonne, podían dirigir ondas altamente organizadas de radiografías sobre las películas. Reflejado con estas radiografías coherentes, objetos desordenados -- como la superficie áspera y el interior embarullado de una película del silicio -- puede ser detectado en un modelo complejo de puntos que se haga en el detector de la radiografía.
“Este modelo de punto contiene la información detallada sobre las formas y los espaciamientos de la colección de objetos,” Headrick explican.
Estas radiografías coherentes pueden también detectar el movimiento, siguiendo grupos que menean y que pululan de átomos que se estén moviendo independientemente e irregularmente. El nuevo estudio empuja que realización adelante. Los científicos tomaron una onda dispersada de las radiografías que despedían de la superficie áspera de la película fina que era depositada en una cámara de vacío -- y la mezcló con una onda dispersada de las radiografías que venían apagado los defectos desordenados -- los nanocolumns y los vacíos -- formación en y debajo de la superficie de la película.
Estas dos ondas mezcladas trabajan un poco como un arma del radar. Las ondas de la forma superficial una referencia de la velocidad -- mientras que las ondas subsuperficies forman una señal mucho más pequeña mezclada en esta onda de referencia. Los científicos miraban el modelo manchado de la dispersión de radiografías de la superficie cada vez mayor de las películas finas, consiguiendo más densamente a una tarifa sabida. Entonces midieron cómo osciló este modelo manchado al obrar recíprocamente con las radiografías que despedían de los defectos y del interior. Estas oscilaciones (“como un diapasón vibrante,” Headrick dice) son causadas por velocidades que van de los átomos diversas -- cuál dio a equipo una medida sensible de las velocidades relativas de átomos en el movimiento. Pero en vez de 55 mph, la superficie de la película fina crece en algunos angstromes por segundos. Algunos de los defectos crecen con ellos, mientras que otros consiguen idos en el nanodust.
“Esto es un nuevo efecto de la radiografía,” Randy Headrick dice, “que nos deja detectar la materia desordenada en el movimiento -- en la escala atómica.”