एक सेकंड के खरबवें हिस्से में शटर स्पीड कैमरा अराजकता की तस्वीरें खींच लेता है

SCIENCE NEWS /विज्ञानं : परमाणु गतिविधि को स्नैपशॉट करने के लिए, आपको एक ऐसे शटर की ज़रूरत होगी जो बहुत तेज़ी से क्लिक करे। इसे ध्यान में रखते हुए, वैज्ञानिकों ने 2023 में एक शटर स्पीड प्राप्त करने का एक तरीका पेश किया है जो एक सेकंड का मात्र खरबवाँ हिस्सा है, या उन डिजिटल कैमरों की तुलना में 250 मिलियन गुना तेज़ है। यह सामग्री विज्ञान में बहुत महत्वपूर्ण चीज़ को कैप्चर करने में सक्षम बनाता है: गतिशील विकार। सीधे शब्दों में कहें तो, यह तब होता है जब परमाणुओं के समूह एक निश्चित अवधि में किसी सामग्री में विशिष्ट तरीकों से घूमते और नाचते हैं – उदाहरण के लिए कंपन या तापमान परिवर्तन से ट्रिगर होते हैं। यह एक ऐसी घटना नहीं है जिसे हम अभी तक पूरी तरह से समझ पाए हैं, लेकिन यह सामग्रियों के गुणों और प्रतिक्रियाओं के लिए महत्वपूर्ण है।

सुपर-स्पीडी शटर स्पीड सिस्टम हमें गतिशील विकार के साथ क्या हो रहा है, इस बारे में बहुत अधिक जानकारी देता है। शोधकर्ता अपने आविष्कार को वेरिएबल शटर एटॉमिक पेयर डिस्ट्रीब्यूशन फ़ंक्शन या संक्षेप में vsPDF कहते हैं। न्यूयॉर्क में कोलंबिया विश्वविद्यालय के मैटीरियल साइंटिस्ट साइमन बिलिंग ने कहा, “केवल इस नए vsPDF टूल के साथ ही हम मैटीरियल के इस पहलू को देख सकते हैं।” “इस तकनीक से, हम किसी मैटीरियल को देख पाएंगे और देख पाएंगे कि कौन से परमाणु नृत्य में हैं और कौन से बाहर बैठे हैं।”

तेज़ शटर स्पीड समय का अधिक सटीक स्नैपशॉट कैप्चर करती है, जो तेज़ी से हिलते हुए परमाणुओं जैसी तेज़ी से चलने वाली वस्तुओं के लिए मददगार है। उदाहरण के लिए, किसी खेल के खेल की फ़ोटो में कम शटर स्पीड का उपयोग करें, और आप फ़्रेम में धुंधले खिलाड़ियों के साथ समाप्त हो जाएँगे। अपने आश्चर्यजनक रूप से तेज़ स्नैप को प्राप्त करने के लिए, vsPDF पारंपरिक फ़ोटोग्राफ़ी तकनीकों के बजाय परमाणुओं की स्थिति को मापने के लिए न्यूट्रॉन का उपयोग करता है। जिस तरह से न्यूट्रॉन किसी मैटीरियल से टकराते हैं और उससे गुजरते हैं, उसे आस-पास के परमाणुओं को मापने के लिए ट्रैक किया जा सकता है, जिसमें ऊर्जा स्तरों में परिवर्तन शटर स्पीड समायोजन के बराबर होता है।

शटर गति में वे भिन्नताएँ महत्वपूर्ण हैं, साथ ही एक सेकंड के खरबवें हिस्से की शटर गति भी: वे संबंधित लेकिन अलग स्थैतिक विकार से गतिशील विकार को पहचानने में महत्वपूर्ण हैं – परमाणुओं के स्थान पर सामान्य पृष्ठभूमि का हिलना जो किसी पदार्थ के कार्य को नहीं बढ़ाता है। “यह हमें जटिल पदार्थों में क्या चल रहा है, इसकी जटिलताओं को सुलझाने का एक नया तरीका देता है, छिपे हुए प्रभाव जो उनके गुणों को बढ़ा सकते हैं,” बिलिंग ने कहा। इस मामले में, शोधकर्ताओं ने अपने न्यूट्रॉन कैमरे को जर्मेनियम टेल्यूराइड (GeTe) नामक पदार्थ पर प्रशिक्षित किया, जो अपने विशेष गुणों के कारण अपशिष्ट ऊष्मा को बिजली में या बिजली को शीतलन में बदलने के लिए व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। कैमरे ने दिखाया कि GeTe औसतन सभी तापमानों पर एक क्रिस्टल के रूप में संरचित रहा। लेकिन उच्च तापमान पर इसने अधिक गतिशील विकार प्रदर्शित किया, जहाँ परमाणुओं ने एक ढाल के बाद गति को तापीय ऊर्जा में बदल दिया जो पदार्थ के स्वतःस्फूर्त विद्युत ध्रुवीकरण की दिशा से मेल खाता है।

इन भौतिक संरचनाओं को बेहतर ढंग से समझने से थर्मोइलेक्ट्रिक्स कैसे काम करता है, इस बारे में हमारा ज्ञान बेहतर होता है, जिससे हम बेहतर सामग्री और उपकरण विकसित कर पाते हैं – जैसे कि सूर्य की रोशनी न होने पर मार्स रोवर्स को शक्ति प्रदान करने वाले उपकरण। नए कैमरे द्वारा कैप्चर किए गए अवलोकनों पर आधारित मॉडल के माध्यम से, इन सामग्रियों और प्रक्रियाओं की वैज्ञानिक समझ में सुधार किया जा सकता है। हालाँकि, परीक्षण की व्यापक रूप से इस्तेमाल की जाने वाली विधि के रूप में vsPDF को तैयार करने के लिए अभी भी बहुत काम करना बाकी है। शोधकर्ताओं ने अपने पेपर में बताया, “हमें उम्मीद है कि यहाँ वर्णित vsPDF तकनीक ऊर्जा सामग्री में स्थानीय और औसत संरचनाओं को समेटने के लिए एक मानक उपकरण बन जाएगी।” यह शोध नेचर मैटेरियल्स में प्रकाशित हुआ था। इस लेख का एक पुराना संस्करण मार्च 2023 में प्रकाशित हुआ था।

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