Các nhà khoa học từ Đại học Columbia ở New York đã phát minh ra một loại máy ảnh có tốc độ màn trập chỉ bằng một phần nghìn tỉ giây, nhanh hơn 250 triệu lần so với máy ảnh kỹ thuật số thông thường.
Ảnh: Siencealert
Các máy ảnh kỹ thuật số hiện nay thường có tốc độ màn trập khoảng 1/4.000 giây. Tuy nhiên, để chụp được chuyển động của nguyên tử, ta cần một tốc độ màn trập nhanh hơn nhiều.
Các nhà khoa học từ Đại học Columbia ở New York đã phát minh ra một loại máy ảnh có tốc độ màn trập chỉ bằng một phần nghìn tỷ giây, nhanh hơn 250 triệu lần so với máy ảnh kỹ thuật số thông thường. Tốc độ này cho phép chúng ta quan sát được hiện tượng "hỗn loạn động" trong vật liệu.
Đơn giản thì "hỗn loạn động" là sự chuyển động của các cụm nguyên tử trong vật liệu trong một khoảng thời gian nhất định, ví dụ như khi bị rung động hoặc thay đổi nhiệt độ. Hiện tượng này rất quan trọng để hiểu các tính chất và phản ứng của vật liệu.
Trên thực tế, khi chụp các vật chuyển động nhanh bằng máy ảnh có tốc độ màn trập thấp, hình ảnh thường bị nhòe. Với tốc độ màn trập cao, máy ảnh sẽ ghi lại chuyển động với thời gian chính xác hơn, giúp cho hình ảnh rõ nét hơn đáng kể. Điều này đặc biệt hữu ích đối với ảnh những đối tượng chuyển động nhanh như nguyên tử.
Theo nhà khoa học vật liệu Simon Billinge từ Đại học Columbia (New York), nhờ có vsPDF, chúng ta mới có thể quan sát và phân biệt được những nguyên tử nào đang chuyển động và những nguyên tử nào đang đứng yên.
Theo đó, công nghệ vsPDF sử dụng vị trí của neutron để định vị các nguyên tử trong vật liệu thay vì sử dụng các kỹ thuật chụp ảnh thông thường. Để đạt được điều này, vsPDF theo dõi cách mà neutron va chạm để định vị các nguyên tử xung quanh. Tốc độ màn trập cao là cần thiết để giúp theo dõi chính xác các chuyển động nhanh của neutron.
Việc thay đổi tốc độ màn trập là rất quan trọng trong việc phân biệt giữa hỗn loạn động và hỗn loạn tĩnh. Hỗn loạn tĩnh là sự chuyển động tại chỗ của các nguyên tử và không ảnh hưởng đến chức năng của vật liệu, trong khi hỗn loạn động là hiện tượng chuyển động của các cụm nguyên tử bên trong vật liệu trong khoảng thời gian nhất định.
Để đạt được tốc độ màn trập ấn tượng trên vsPDF, các nhà nghiên cứu đã thử nghiệm máy ảnh trên vật liệu Germanium Telluride (GeTe). Kết quả cho thấy rằng GeTe duy trì cấu trúc tinh thể ở mọi nhiệt độ, nhưng tại nhiệt độ cao hơn, vật liệu này hiển thị sự hỗn loạn động mạnh hơn.
Nắm vững về các cấu trúc vật lý này sẽ giúp chúng ta hiểu rõ hơn về cách thức hoạt động của nhiệt điện, từ đó phát triển được các vật liệu và thiết bị tốt hơn. Tuy nhiên, việc áp dụng vsPDF vào thực tiễn vẫn cần thêm nghiên cứu và thử nghiệm để đảm bảo tính chính xác và hiệu quả của công nghệ này.