एटम की डांस को कैप्चर करने वाला कैमरा — एक सेकंड का ट्रिलियनवां हिस्सा भी नहीं छोड़ता
फ़ोटो लेने के लिए, मार्केट में सबसे अच्छे डिजिटल कैमरे अपना शटर लगभग एक सेकंड के चार-हज़ारवें हिस्से के लिए खोलते हैं। एटॉमिक एक्टिविटी को कैप्चर करने के लिए, आपको एक ऐसा शटर चाहिए होगा जो बहुत तेज़ी से क्लिक करे। इसे ध्यान में रखते हुए, साइंटिस्ट्स ने 2023 में एक ऐसा तरीका बताया जिससे शटर स्पीड सिर्फ़ एक सेकंड का ट्रिलियनवां हिस्सा है, या उन डिजिटल कैमरों से 250 मिलियन गुना तेज़ है। इससे यह मटीरियल साइंस में एक बहुत ज़रूरी चीज़ को कैप्चर करने में सक्षम है: डायनामिक डिसऑर्डर। उन्होंने जो पाया, उसकी समरी के लिए नीचे दिया गया वीडियो देखें: सीधे शब्दों में कहें तो, यह तब होता है जब एटम के क्लस्टर एक तय समय में किसी मटीरियल में खास तरीकों से घूमते और नाचते हैं – उदाहरण के लिए, वाइब्रेशन या टेम्परेचर में बदलाव से। यह ऐसी चीज़ नहीं है जिसे हम अभी पूरी तरह से समझ पाए हैं, लेकिन यह मटीरियल की प्रॉपर्टीज़ और रिएक्शन के लिए ज़रूरी है।
सुपर-स्पीडी शटर स्पीड सिस्टम हमें डायनामिक डिसऑर्डर के साथ क्या हो रहा है, इस बारे में और ज़्यादा जानकारी देता है। रिसर्चर्स अपने इस आविष्कार को ‘वेरिएबल शटर एटॉमिक पेयर डिस्ट्रीब्यूशन फंक्शन’ या शॉर्ट में vsPDF कहते हैं। न्यूयॉर्क में कोलंबिया यूनिवर्सिटी के मैटेरियल्स साइंटिस्ट साइमन बिलिंग ने कहा, “सिर्फ़ इस नए vsPDF टूल से ही हम मैटेरियल्स का यह साइड देख सकते हैं।” “इस टेक्निक से, हम किसी मटीरियल को देख पाएंगे और देख पाएंगे कि कौन से एटम डांस में हैं और कौन से बाहर हैं। तेज़ शटर स्पीड समय का ज़्यादा सटीक स्नैपशॉट कैप्चर करती है, जो तेज़ी से हिलने वाले एटम जैसी तेज़ी से चलने वाली चीज़ों के लिए मददगार होता है। उदाहरण के लिए, किसी स्पोर्ट्स गेम की फ़ोटो में कम शटर स्पीड का इस्तेमाल करें, और आपको फ़्रेम में धुंधले खिलाड़ी मिलेंगे।
अपनी हैरान करने वाली तेज़ स्नैप पाने के लिए, vsPDF पारंपरिक फ़ोटोग्राफ़ी टेक्निक के बजाय, एटम की पोज़िशन को मापने के लिए न्यूट्रॉन का इस्तेमाल करता है। जिस तरह से न्यूट्रॉन किसी मटीरियल से टकराते हैं और उससे गुज़रते हैं, उसे आस-पास के एटम को मापने के लिए ट्रैक किया जा सकता है, जिसमें शटर स्पीड एडजस्टमेंट के बराबर एनर्जी लेवल में बदलाव होते हैं। शटर स्पीड में ये बदलाव ज़रूरी हैं, साथ ही एक सेकंड के ट्रिलियनवें हिस्से की शटर स्पीड भी: वे संबंधित लेकिन अलग स्टैटिक डिसऑर्डर से डायनामिक डिसऑर्डर को पहचानने में ज़रूरी हैं – एटम का नॉर्मल बैकग्राउंड का हिलना जो मटीरियल के काम को बेहतर नहीं बनाता है।
“यह हमें इस बात की मुश्किलों को सुलझाने का एक बिल्कुल नया तरीका देता है कि अंदर क्या हो रहा है। बिलिंग ने कहा, “कॉम्प्लेक्स मटीरियल, छिपे हुए असर जो उनकी प्रॉपर्टीज़ को सुपरचार्ज कर सकते हैं।” इस मामले में, रिसर्चर्स ने अपने न्यूट्रॉन कैमरे को जर्मेनियम टेल्यूराइड (GeTe) नाम के मटीरियल पर ट्रेन किया, जो अपनी खास प्रॉपर्टीज़ की वजह से, वेस्ट हीट को बिजली में या बिजली को कूलिंग में बदलने के लिए बड़े पैमाने पर इस्तेमाल होता है। कैमरे से पता चला कि GeTe औसतन सभी तापमानों पर एक क्रिस्टल जैसा बना रहा। लेकिन ज़्यादा तापमान पर, इसने ज़्यादा डायनामिक डिसऑर्डर दिखाया, जहाँ एटम ने एक ग्रेडिएंट के बाद मोशन को थर्मल एनर्जी में बदल दिया जो मटीरियल के अपने आप होने वाले इलेक्ट्रिक पोलराइज़ेशन की दिशा से मेल खाता था।
इन फिजिकल स्ट्रक्चर को बेहतर ढंग से समझने से थर्मोइलेक्ट्रिक्स कैसे काम करता है, इस बारे में हमारी जानकारी बेहतर होती है, जिससे हम बेहतर मटीरियल और इक्विपमेंट डेवलप कर पाते हैं – जैसे कि मार्स रोवर्स को पावर देने वाले इंस्ट्रूमेंट्स जब सूरज की रोशनी नहीं होती है। नए कैमरे से कैप्चर किए गए ऑब्ज़र्वेशन पर आधारित मॉडल के ज़रिए, इन मटीरियल और प्रोसेस की साइंटिफिक समझ को बेहतर बनाया जा सकता है। हालाँकि, vsPDF को टेस्टिंग का एक बड़े पैमाने पर इस्तेमाल होने वाला तरीका बनाने के लिए अभी भी बहुत काम करना बाकी है। “हमें उम्मीद है कि यहाँ बताई गई vsPDF टेक्नीक एनर्जी में लोकल और एवरेज स्ट्रक्चर को मिलाने के लिए एक स्टैंडर्ड टूल बन जाएगी। रिसर्चर्स ने अपने पेपर में बताया, “मटेरियल्स।” यह रिसर्च नेचर मैटेरियल्स में पब्लिश हुई थी। इस आर्टिकल का एक पुराना वर्शन मार्च 2023 में पब्लिश हुआ था।
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