เว็บตรง / บาคาร่าเว็บตรง เทคนิคสเปกโทรสโกปีได้รับการมองเห็นด้วยรังสีเอกซ์

เว็บตรง / บาคาร่าเว็บตรง นักวิจัยในสวิตเซอร์แลนด์ได้จัดทำเทคนิคการจำแนกลักษณะวัสดุที่เป็นที่นิยมซึ่งสามารถเข้าถึงแสงเลเซอร์เอ็กซ์เรย์แบบเร็วพิเศษได้เป็นครั้งแรก วิธีการใหม่นี้ทำให้ทีมงานสามารถถ่ายทำกระบวนการอะตอมมิกที่ใช้เวลาเพียงเฟมโตวินาที และมันสามารถทำให้เทคนิคนี้เรียกว่า transient grating spectroscopy ซึ่งเป็นส่วนเสริมที่สำคัญสำหรับวิธีการอื่นๆ เช่น นิวตรอนที่ไม่ยืดหยุ่นและการกระเจิงเอ็กซ์เรย์สำหรับวัสดุการถ่ายภาพที่อะตอม

Transient grating spectroscopy ใช้ลำแสงเลเซอร์รบกวนสองลำ 

แทนที่จะใช้ลำแสงเดียวในการจำแนกลักษณะของวัสดุ ในเทคนิคที่ไม่ทำลายล้างนี้ นักวิจัยใช้คานเหล่านี้เพื่อสร้างรูปแบบการรบกวนชั่วคราว (ตะแกรงชั่วคราว) ที่ทำซ้ำเป็นระยะ ๆ เรียกว่าระนาบทัลบอต สามารถตรวจสอบลักษณะของตัวอย่างได้โดยวางลงในระนาบเหล่านี้

ระยะห่างระหว่างแถบลายในรูปแบบการรบกวนขึ้นอยู่กับความยาวคลื่นของพัลส์แสงที่ใช้สร้างรูปแบบ สำหรับความยาวคลื่นที่ทอดข้ามส่วนที่มองเห็นได้จนถึงส่วนอัลตราไวโอเลตของสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้า ระยะห่างนี้อยู่ในลำดับหลายร้อยนาโนเมตร ซึ่งหมายความว่าหากตัวอย่างที่ถูกถ่ายภาพมีคุณสมบัติใดๆ ที่เล็กกว่านี้ก็จะมองไม่เห็น การใช้รังสีที่มีความยาวคลื่นสั้นกว่า เช่น รังสีเอกซ์ สามารถปรับปรุงความละเอียดของเทคนิคได้ อย่างไรก็ตาม การข้ามและวางตำแหน่งลำแสงเอ็กซ์เรย์ 2 ลำให้ดีพอที่จะสร้างตะแกรงที่มีขนาดแถบนาโนเมตรได้พิสูจน์ให้เห็นถึงความท้าทาย

เอ็กซ์เรย์แบบแข็งมากจาก SwissFEL

ร่วมกับเพื่อนร่วมงานในสหรัฐอเมริกาและอิตาลี นักวิจัยที่นำโดยCristian SvetinaจากPaul Scherer Institute (PSI)และJérémy Rouxelแห่งEPFL ได้ เอาชนะปัญหาเหล่านี้เพื่อสร้างตะแกรงชั่วคราวจากลำแสงเอ็กซ์เรย์ที่แข็งมาก รังสีที่พวกเขาใช้เกิดขึ้นที่โรงงาน SwissFEL และมีพลังงาน 7.1 keV ซึ่งสอดคล้องกับความยาวคลื่น 0.17 นาโนเมตร ซึ่งเป็นเส้นผ่านศูนย์กลางของอะตอมขนาดกลาง ความสามารถทางเทคนิคนี้ทำให้นักวิจัยสามารถระบุลักษณะของตัวอย่างบิสมัทเจอร์เมทด้วยความละเอียดลงไปที่อะตอมแต่ละอะตอม ในเวลาที่เปิดรับแสงเกินขีดของเศษส่วนของเฟมโตวินาที (10 -15วินาที)

เครื่องบินทัลบอต

วิธีการใหม่นี้เกี่ยวข้องกับการส่งพัลส์เอ็กซ์เรย์เกินขีดครั้งแรกไปยังตะแกรงเฟสการส่งสัญญาณหรือหน้ากาก โครงสร้างคล้ายหวีนี้ทำจากเพชร ซึ่งทนทานต่อรังสีเอกซ์ที่มีพลังงานสูง และถูกประดิษฐ์ขึ้นเป็นพิเศษโดย Christian David สมาชิกทีมPSI “ฟัน” ของหวีนั้นเว้นระยะห่างกัน 2 ไมครอน และแยกลำแสงเอ็กซ์เรย์ออกเป็นลำแสงบางส่วนที่ละเอียดกว่าซึ่งแทรกแซงด้านหลังตะแกรงเพชรเพื่อสร้างรูปแบบการเลี้ยวเบนของตะแกรงแบบชั่วคราว รูปแบบนี้เป็นภาพที่สมจริงของตะแกรงเพชรและทำซ้ำที่ระนาบ Talbot แต่ละลำ

“ถ้าเราวางตัวอย่างไว้ในเครื่องบินทัลบอตลำใดลำหนึ่ง อะตอมบางตัวในตัวอย่างจะรู้สึกตื่นเต้น ราวกับว่าตัวอย่างนั่งอยู่ที่ตำแหน่งของตะแกรงเพชร” Svetina อธิบาย เฉพาะอะตอมที่สัมผัสกับรังสีเอกซ์ในการมอดูเลตแบบเป็นระยะเท่านั้นที่ตื่นเต้น และ Svetina ตั้งข้อสังเกตว่านี่เป็นจุดดึงดูดหลักของเทคนิค เนื่องจากช่วยให้ทีมสามารถเลือกจุดที่น่าสนใจในตัวอย่างได้

ไม่มีสัญญาณพื้นหลังที่ไม่ต้องการ

ข้อดีอีกประการหนึ่งของวิธีนี้คือไม่สร้างสัญญาณพื้นหลังที่ไม่ต้องการ “ถ้าอะตอมตื่นเต้น คุณจะเห็นสัญญาณ ถ้าพวกเขาไม่ตื่นเต้น คุณก็ไม่เห็นอะไรเลย” สเวตินาอธิบาย สิ่งนี้มีค่าอย่างยิ่งเมื่อทำการวัดตัวอย่างที่ปล่อยสัญญาณอ่อนเท่านั้นตะแกรงเลี้ยวเบนแสงที่บางที่สุดในโลกทำจากกราฟีน

สมาชิกในทีมทราบว่าการกำหนดลักษณะวัสดุในระดับอะตอมกำลังมีความสำคัญสำหรับผู้ผลิตไมโครชิป เนื่องจากพวกเขาต้องการศึกษาและปรับปรุงคุณสมบัติขนาดนาโนบนชิปของตน การศึกษาในลักษณะนี้ ซึ่งปรากฏในNature Photonicsจะทำให้สามารถรวบรวมข้อมูลใหม่ๆ เกี่ยวกับปรากฏการณ์ควอนตัมต่างๆ ได้ รวมถึงการถ่ายเทความร้อนในวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ และกระบวนการที่เกี่ยวข้องเมื่อบิตของคอมพิวเตอร์แต่ละชิ้นถูกแม่เหล็ก

พารา ณ สี วิศวกรเครื่องกล ชี้ให้เห็นถึงผลกระทบที่เพิ่งค้นพบสามารถช่วยจำกัดการก่อตัวของตะกรันแร่ภายในท่อ ซึ่งอาจทำให้เกิดการอุดตันได้ นอกจากนี้ยังอาจเป็นประโยชน์สำหรับโครงสร้างโลหะอื่นๆ ในสภาพแวดล้อมทางทะเลหรือที่สัมผัสกับน้ำทะเลบนบก ตัวอย่างเช่น เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนมีประสิทธิภาพน้อยลงมากเมื่อพื้นผิวของพวกมันเปรอะเปื้อน และพารา ณ สีตั้งข้อสังเกตว่าความสกปรกที่พื้นผิวเป็นปัญหาสำคัญในท่อจ่ายน้ำ บ่อน้ำร้อนใต้พิภพ โรงแยกเกลือออกจากน้ำทะเล และระบบพลังงานหมุนเวียนจำนวนมาก

เพรียงไม่เหมาะกับโครงสร้างจุลภาครูปเห็ด”ข่าวดีก็คือวิธีการทำพื้นผิวที่ไม่ชอบน้ำแบบซุปเปอร์ไฮโดรโฟบิกนั้นได้รับการพัฒนามาอย่างดีแล้ว ดังนั้นการนำผลกระทบที่เราสังเกตเห็นมาใช้กับระดับอุตสาหกรรมควรจะค่อนข้างเร็ว” พาราณสีกล่าว เขาเสริมว่าการใช้ประโยชน์จากผลกระทบนี้อาจทำให้สามารถใช้น้ำเค็มสำหรับระบบหล่อเย็นที่อาจต้องใช้แหล่งน้ำจืดที่มีคุณค่าและมักมีจำกัด การใช้น้ำทะเลเพื่อทำให้เย็นลงย่อมส่งผลดีต่อสิ่งแวดล้อมอย่างแน่นอน

นักวิจัยซึ่งรายงานผลงานของพวกเขาในScience Advancesกล่าวว่าตอนนี้พวกเขาวางแผนที่จะศึกษาการขับตัวเองออกมาอย่างผิดปกติในวัสดุนาโนเท็กซ์เจอร์อื่นๆ ต่อไป “สิ่งนี้จะช่วยให้เราเข้าใจถึงวิธีการใช้เอฟเฟกต์ในระบบโลกแห่งความเป็นจริง รวมถึงพื้นผิวแลกเปลี่ยนความร้อน” พาราณสีบอกกับPhysics World เว็บตรง / บาคาร่าเว็บตรง