Los investigadores han desarrollado una nueva tecnología a nanoescala para obtener imágenes y medir más de las tensiones y tensiones en los materiales bajo altas presiones.
Como informaron los investigadores en la revista ciencia eso es importante porque "la presión altera las propiedades físicas, químicas y electrónicas de la materia"
Entender esos cambios podría conducir a nuevos materiales o nuevas fases de la materia para su uso en todo tipo de tecnologías y aplicaciones, dijo Valery Levitas, coautor del artículo y profesor distinguido de ingeniería de Anson Marston en la Universidad Estatal de Iowa, Facultad Vance CoffmanCátedra y profesora de ingeniería aeroespacial.
Levitas, cuyo laboratorio se especializa en pruebas experimentales y modelos computacionales de ciencias de alta presión, dijo que la nueva tecnología de detección también podría avanzar en los estudios de alta presión en química, mecánica, geología y ciencia planetaria.
El desarrollo y la demostración de la tecnología se describe en un documento, "Imágenes de estrés y magnetismo a altas presiones usando un sensor cuántico a nanoescala", publicado recientemente por ciencia . El autor principal es Norman Yao, profesor asistente de física en la Universidad de California, Berkeley. Mehdi Kamrani del estado de Iowa, estudiante de doctorado en ingeniería aeroespacial, también es coautor.
El documento describe cómo los investigadores ajustan una serie de sensores a nanoescala, los llaman centros de color de vacantes de nitrógeno, en diamantes utilizados para ejercer altas presiones en muestras de materiales diminutos. Por lo general, esos experimentos de "yunque de diamante" con materiales comprimidos entredos diamantes han permitido a los investigadores medir la presión y los cambios en el volumen.
El nuevo sistema permite a los investigadores obtener imágenes, medir y calcular seis tensiones diferentes, una medida mucho más completa y realista de los efectos de la alta presión sobre los materiales. Las nuevas pruebas también permiten a los investigadores medir los cambios en el magnetismo de un material.
"Este ha sido uno de los problemas clave en la ciencia de alta presión", dijo Levitas. "Necesitamos medir las seis tensiones en un diamante y una muestra. Pero es difícil medirlas todas a alta presión".
El laboratorio de Levitas ha realizado experimentos únicos al poner los materiales bajo alta presión y luego darles un giro, lo que permite a los investigadores reducir drásticamente la presión de transformación de fase y buscar nuevas fases de materia, que pueden tener aplicaciones tecnológicas.
Levitas dice que es el único laboratorio en el mundo que realiza simulaciones de este tipo. Dijo que la experiencia con simulaciones de alta presión fue la razón por la que fue invitado a colaborar con el sensor de Yao.proyecto. Las simulaciones permitieron reconstruir campos de los seis esfuerzos en todo el yunque de diamantes, donde no podían medirse, así como verificar resultados experimentales. Levitas planea usar este sensor en su laboratorio.
El sensor permite "perseguir dos objetivos complementarios en la ciencia de la alta presión: comprender la resistencia y la falla de los materiales bajo presión p. Ej., La transición frágil-dúctil y descubrir y caracterizar fases exóticas de la materia p. Ej.-superconductores de temperatura ", escribieron los investigadores en su artículo.
La tecnología de detección de vacantes de nitrógeno descrita en el documento también se ha utilizado para medir otras propiedades del material, por ejemplo, características eléctricas y térmicas. Los investigadores escribieron que "ahora puede extenderse directamente a entornos de alta presión, abriendo unamplia gama de experimentos para caracterizar cuantitativamente materiales en condiciones tan extremas "
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad Estatal de Iowa . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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