Aunque los Juegos Olímpicos de Verano se pospusieron, hay al menos un lugar para ver a los ágiles vallistas ir por el oro.
Solo necesita una forma de ver estos juegos de electrones.
Utilizando un novedoso sistema de detección óptica, los investigadores de la Universidad de Rice descubrieron que la electricidad generada por las diferencias de temperatura no parece verse afectada de manera mensurable por los límites de grano colocados en su camino en los cables de oro a nanoescala, mientras que la tensión y otros defectos en el material pueden cambiaresta respuesta "termoeléctrica".
El fenómeno podría permitir la detección de defectos cristalinos en materiales conductores que son difíciles de detectar y caracterizar incluso con los métodos microscópicos más avanzados.
El resultado fue una sorpresa para los investigadores dirigidos por el físico de Rice Doug Natelson y la alumna de doctorado Charlotte Evans, ahora científica del personal de Sandia National Laboratories, quienes siguieron la explicación después de ver mediciones que no podían explicar hace unos años.
"Muchas veces, la gente piensa en el efecto termoeléctrico cuando están construyendo paneles solares o generando energía a partir de esto o aquello", dijo Evans. En cambio, sostenemos que el efecto termoeléctrico es una herramienta de diagnóstico realmente interesante ".
El estudio aparece en el Actas de la Academia Nacional de Ciencias .
Los límites de grano son los planos en los materiales donde se encuentran los cristales desalineados, lo que obliga a los átomos a lo largo del borde a ajustarse a medida que se unen a sus vecinos. Mediciones en nanocables de oro bicristales producidos por el grupo del ingeniero eléctrico y coautor Jonathan Fan de la Universidad de Stanfordno mostró ningún efecto detectable sobre los voltajes termoeléctricos en el límite del grano; los electrones en el metal simplemente ignoraron el límite de un solo grano.
Las diferencias de temperatura en los conductores crean termoelectricidad a través del efecto Seebeck, un tipo de efecto termoeléctrico. Este efecto se usa comúnmente para medir las diferencias de temperatura y controlar los termostatos. El laboratorio de Natelson activó el efecto Seebeck calentando una parte de los cables de Fan con unláser controlado, que impulsa a los electrones a moverse desde la ubicación caliente hacia las regiones más frías, y produce un voltaje que se debe medir. No se observó ningún cambio medible en el voltaje cuando el láser se movió a través del límite de grano en los bicristales.
Cuando el láser se movió a través de partes de los mismos cables que estaban deformados, con distorsiones en la red cristalina a lo largo del cable, los cambios en el voltaje se hicieron evidentes, dijo Natelson. El recocido de los dispositivos distorsionados curó parcialmente los defectos, lo que resultó en cambios clarosen la corriente termoeléctrica.
"Hay una comunidad de personas que juegan con la mejora de la respuesta termoeléctrica", dijo Natelson. "Deben ser conscientes de que los problemas estructurales, como distorsiones muy pequeñas en la celosía, tienen efectos que no son necesariamente pequeños. La gente tiende a ignorar estas pequeñasproblemas estructurales, pero cada vez que se fabrican dispositivos de película delgada, hay tensión y tensión en el material, solo por la forma en que está hecho ".
Evans dijo que los cristales a nanoescala a menudo se caracterizan a través de la difracción por retrodispersión de electrones EBSD, un proceso costoso y que requiere mucho tiempo. "El beneficio de nuestro proceso es su simplicidad", dijo. "Usamos un tamaño de punto grande de un láser,dos micrones, que es mucho más grande que el tamaño de un rayo electrónico, y podemos detectar variaciones usando solo una técnica de bloqueo, un láser de escaneo y un amplificador de voltaje.
"Si observa los datos simples de EBSD, parece que tiene un cristal prístino", dijo. "Y no es hasta que procesa posteriormente los datos y observa cómo varía cada píxel del siguiente quever pequeñas distorsiones a lo largo del cable. Es complicado de detectar. Por eso es tan notable que pudiéramos detectar estas pequeñas variaciones con un láser ".
"Entonces, si desea hacer algo inteligente y explotar la respuesta termoeléctrica, debe comprender los dispositivos que está fabricando con métodos de fabricación estándar de arriba hacia abajo", dijo Natelson. "El estrés y la tensión y lo que parecía menorlas imperfecciones estructurales pueden tener una influencia fácilmente detectable ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Rice . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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