इलेक्ट्रॉन कैमरा ने वास्तविक समय में परमाणुओं की गति को रिकॉर्ड किया

स्टैनफोर्ड विश्वविद्यालय में एसएलएसी नेशनल एक्सलेरेटर प्रयोगशाला के भौतिकविदों ने एक अनूठा प्रयोग किया। वे मोलिब्डेनम के अलग-अलग परमाणुओं के मूवमेंट को तीन परमाणुओं की मोटाई के साथ MoS ₂ में अलग-अलग गति का पता लगाने में कामयाब रहे । शूटिंग के लिए, तथाकथित "इलेक्ट्रॉन कैमरा" का उपयोग किया गया था, जिसमें अल्ट्राफास्ट इलेक्ट्रॉन विवर्तन (यूईडी) के प्रभाव को मापा जाता है। यह यूईडी कैमरा का उपयोग करने वाला पहला प्रयोग है। इसलिए, एक सेकंड के खरबों में परमाणुओं की गति के साथ एनीमेशन देखना थोड़ा असामान्य है।



मोनोलयर्स का अध्ययन विशेष रूप से दिलचस्प है क्योंकि यह एक बहुत ही असामान्य सामग्री है। एक एकल अणु मोटाई की फिल्में अक्सर अप्रत्याशित भौतिक गुणों का प्रदर्शन करती हैं। उदाहरण के लिए, चरम यांत्रिक शक्ति या अतिचालकता। एक ही मोलिब्डेनम डाइसल्फ़ाइड का उपयोग व्यापक रूप से एक बैंबल लुब्रिकेंट (स्नेहक) के रूप में किया जाता है, लेकिन यह दिलचस्प गुणों को दिखाता है यदि इसे एक मोनोलर में बढ़ाया जाए। अपने सामान्य रूप में, ग्रीस एक इन्सुलेटर है, लेकिन मोनोलेयर MoS ₂ उत्कृष्ट वर्तमान का संचालन करता है।

दृष्टांत एमओएस ₂ मोनोलेयर के गणना मॉडल को दर्शाता है , जिसे एसएलएसी नेशनल एक्सलेरेटर प्रयोगशाला में प्रयोग किया गया था: इसकी आदर्श संरचना (ए), 27º सी पर संरचना (बी), और 620º सी पर संरचना।



नीचे एक मोनोलर पर अल्ट्राशोर्ट लेजर दालों के संपर्क से प्राप्त वास्तविक डेटा का एक दृश्य है।



एक सेकंड के ट्रिलियन के भीतर, पल्स सामग्री की मोटाई के 15% से अधिक की गहराई के साथ "डेंट" बनाता है।

कैमरा कैसे काम करता है

इलेक्ट्रॉन विवर्तन का सिद्धांत इस तथ्य पर आधारित है कि इलेक्ट्रॉन का तरंग दैर्ध्य उसकी ऊर्जा पर निर्भर करता है। जब एक इलेक्ट्रॉन दूसरी सामग्री से गुजरता है तो गति (गति की दिशा) बदल जाती है। हमारे मामले में, MoS ₂ के मोनोलेयर के माध्यम से ।

इस प्रकार, हम रोमांचक लेजर पल्स (लाल लहर) भेजने के बाद, उच्च-ऊर्जा इलेक्ट्रॉनों (चित्रण में नीली लहर) के एक अल्ट्राशोर्ट पल्स का उपयोग करते हैं, जो मोनोलर (नीले और पीले रंग की गेंदों) के परमाणुओं की स्थिति को "स्कैन" करने के लिए करते हैं।



डिटेक्टर मोनोलेयर के "विवर्तन झंझरी" से प्राप्त इलेक्ट्रॉनों की स्थिति को निर्धारित करता है। इन आंकड़ों से, आप परमाणुओं की व्यवस्था के साथ एक तस्वीर बना सकते हैं। उपकरण आपको वास्तविक समय में परमाणुओं की गति को ट्रैक करने की अनुमति देता है।

विशेषज्ञों के अनुसार, एक रेखीय त्वरक (Linac सुसंगत प्रकाश स्रोत, LCLS) से संबंधित जानकारी के साथ, एक सामग्री में परमाणुओं को फिल्माने की नई विधि, "सामग्री विज्ञान से लेकर रसायन विज्ञान और जैव प्रौद्योगिकी तक, विभिन्न वैज्ञानिक विषयों में अल्ट्रा-सटीक शोध के लिए अभूतपूर्व अवसर पैदा करती है।"

यह भी एक अणु की मोटाई के साथ सामग्री से उपकरणों के डिजाइन की दिशा में एक महत्वपूर्ण कदम है। उनका उपयोग इलेक्ट्रॉनिक्स, रसायन विज्ञान (उत्प्रेरक के रूप में), ऊर्जा (मोनोलयर्स बहुत कुशलता से प्रकाश ऊर्जा को परिवर्तित करने के लिए) में किया जा सकता है। सामान्य तौर पर, प्रकाश के लिए मोनोलयर्स की मजबूत संवेदनशीलता प्रकाश के दालों का उपयोग करके उनके भौतिक गुणों को नियंत्रित करने के विचार का सुझाव देती है। लेकिन इसके लिए, आपको सबसे पहले मोनोलयर्स में होने वाले संरचनात्मक परिवर्तनों की प्रकृति को ठीक से समझना होगा।

विभिन्न सामग्रियों से मोनोलर के गुणों का सावधानीपूर्वक अध्ययन करने के बाद, वैज्ञानिक उन्हें मिश्रण करना शुरू कर देंगे, पूरी तरह से नए ऑप्टिकल, यांत्रिक, इलेक्ट्रॉनिक और रासायनिक गुणों के साथ मिश्रित सामग्री की रचना करेंगे।



प्रयोग का वर्णन करने वाला एक वैज्ञानिक पत्र 31 अगस्त, 2015 को नैनो पत्रों (EM Mannebach et al।, नैनो लेटर्स, 31 अगस्त, 2015 को प्रकाशित किया गया था । DOI: 10.1021 / acs.nanolett.5b02255) में प्रकाशित किया गया था।

Source: https://habr.com/ru/post/hi384059/