Home » Știință » Un laser ultraviolet puternic dezvăluie modul în care particulele se mișcă prin diamante

Un laser ultraviolet puternic dezvăluie modul în care particulele se mișcă prin diamante

Publicat: 29.01.2025

Diamantele sunt eterne și sunt cele mai bune prietene ale unei femei. Dar ele fac parte și dintr-o categorie specială de materiale numite semiconductori cu bandgap ultra-larg. Acești semiconductori sunt considerați esențiali pentru electronica viitorului, deoarece pot gestiona tensiuni mai mari, funcționa la frecvențe mai ridicate și oferi o eficiență superioară față de designurile tradiționale pe bază de siliciu. Totuși, un obstacol major este înțelegerea modului în care sarcinile electrice și căldura se deplasează în diamante. Acum, oamenii de știință au dezvoltat un microscop bazat pe laser care le-a permis să studieze modul în care particulele se mișcă prin diamante la o scară fără precedent.

Diamantele și alte materiale similare sunt transparente în spectrul vizibil și în infraroșu. Pentru a observa modul în care particulele se mișcă prin diamante, a fost necesară utilizarea unei forme mai energice de lumină: lumina ultravioletă.

Cercetătorii au trebuit să creeze un laser ultraviolet profund, capabil să genereze modele de căldură la scară nanometrică pe suprafața materialului, fără a-i modifica structura.

Instrumentul creat pentru a vedea cum particulele se mișcă prin diamante

Echipa a început cu un laser în infraroșu apropiat, cu o lungime de undă de 800 de nanometri (chiar la limita spectrului vizibil). Apoi, au trecut lumina prin cristale neliniare pentru a-i modifica energia și a reduce treptat lungimea de undă, până când au obținut lumina ultravioletă profundă de 200 de nanometri. Procesul a implicat numeroase încercări și ajustări pentru a alinia fasciculul de lumină prin trei cristale succesive, până la obținerea rezultatelor dorite.

„Ne-am gândit la un nou experiment care să extindă capacitatea laboratorului nostru de cercetare. Ne-a luat câțiva ani să punem totul la punct în timpul pandemiei, dar odată ce am realizat acest sistem, am putut crea modele la o scară care nu mai fusese atinsă anterior pe o masă de laborator”, a declarat Emma Nelson, autoarea principală a studiului, de la Universitatea din Colorado Boulder (SUA).

Cum a decurs experimentul?

Cercetătorii au utilizat două fascicule de lumină pentru a crea un grilaj de difracție pe suprafața materialului. Datorită lungimii de undă extrem de mici, au reușit să obțină precizia nanometrică necesară pentru observații. Astfel, au putut măsura cum se deplasează căldura, electronii și undele mecanice prin materiale precum aurul și diamantul, verificând rezultatele cu ajutorul simulărilor pe computer, scrie IFL Science.

„Să vedem că experimentul funcționează și că se potrivește cu modelele noastre teoretice a fost atât o ușurare, cât și un moment extrem de emoționant”, a adăugat Nelson.

Echipa a descoperit că, la scară nanometrică, transportul căldurii nu se desfășoară uniform și continuu, ci poate prezenta comportament balistic sau efecte hidrodinamice. Asta înseamnă că energia termică se poate deplasa în linie dreaptă, fără a se împrăștia, similar apei care curge printr-un canal.

În continuare, cercetătorii intenționează să îmbunătățească microscopul laser și să studieze mai multe materiale ce ar putea fi utilizate în electronica de ultimă generație.

Studiul a fost publicat în Physical Review Applied.

Vă recomandăm să citiți și:

SUA au creat cel mai puternic material de armură de până acum

Aurul arată așa cum îl știm datorită unui efect relativist

China testează o armă cu microunde cu o putere asemănătoare unei bombe nucleare

Noi calcule sugerează că ar putea exista un al treilea tip de particule

Ștefan Trepăduș
Ștefan Trepăduș
Ștefan Trepăduș este blogger începând cu anul 2009, având experiență și în domeniile publicitate și jurnalism. Este pasionat de marketing și de tehnologie, dar cel mai mult îi place să știe lucruri, motiv pentru care a fost atras de Descopera.ro. citește mai mult
Urmărește DESCOPERĂ.ro pe
Google News și Google Showcase
Cele mai noi articole
Soarele ar fi distrus un Super-Pământ chiar la începutul existenței sale, indică noi cercetări
Soarele ar fi distrus un Super-Pământ chiar la începutul existenței sale, indică noi cercetări
Este nevoie să-ți „detoxifici” scalpul? Când poate fi utilă o curățare în profunzime
Este nevoie să-ți „detoxifici” scalpul? Când poate fi utilă o curățare în profunzime
De ce a renunțat o jurnalistă la podcasturi: „Mi-am dat voie să las mintea să rătăcească”
De ce a renunțat o jurnalistă la podcasturi: „Mi-am dat voie să las mintea să rătăcească”
Somnul de recuperare din weekend ar putea proteja inima. Cât este prea mult?
Somnul de recuperare din weekend ar putea proteja inima. Cât este prea mult?
Ziua în care România devenea „stat naţional-legionar”
Ziua în care România devenea „stat naţional-legionar”
Ce altă țară ar fi vrut Osama bin Laden să atace înainte de 11 septembrie 2001?
Ce altă țară ar fi vrut Osama bin Laden să atace înainte de 11 septembrie 2001?
De ce copiii ar trebui să primească o educație mai bună în ceea ce privește mirosurile
De ce copiii ar trebui să primească o educație mai bună în ceea ce privește mirosurile
Duminica de altădată: ziua în care nu trebuia să faci nimic
Duminica de altădată: ziua în care nu trebuia să faci nimic
De ce tracțiunile sunt mai dificile pentru femei?
De ce tracțiunile sunt mai dificile pentru femei?
Veninul de scorpion, cercetat ca posibilă sursă pentru noi tratamente ale bolilor hepatice
Veninul de scorpion, cercetat ca posibilă sursă pentru noi tratamente ale bolilor hepatice
Pământul nu este deloc o anomalie cosmică, indică noi simulări
Pământul nu este deloc o anomalie cosmică, indică noi simulări
Ce știm greșit despre Antichitate: mituri despre romani, greci și egipteni, demontate de istorici
Ce știm greșit despre Antichitate: mituri despre romani, greci și egipteni, demontate de istorici
15 fapte mai puțin cunoscute despre serialul „Peaky Blinders”
15 fapte mai puțin cunoscute despre serialul „Peaky Blinders”
Oamenii de știință au observat cum apa se transformă într-o „sticlă” ciudată în loc de gheață
Oamenii de știință au observat cum apa se transformă într-o „sticlă” ciudată în loc de gheață
O nouă formă de gheață a fost creată la peste 2.000 °C
O nouă formă de gheață a fost creată la peste 2.000 °C
Intestinele unei femei s-au înnodat la propriu după ce a născut
Intestinele unei femei s-au înnodat la propriu după ce a născut
Dinozaurul de aproape 20 de metri descoperit pe un șantier din Brazilia. Legătura surprinzătoare cu Europa
Dinozaurul de aproape 20 de metri descoperit pe un șantier din Brazilia. Legătura surprinzătoare cu Europa
Astronomii au descoperit două stele care au format un sistem binar cu doar 60 de ani în urmă
Astronomii au descoperit două stele care au format un sistem binar cu doar 60 de ani în urmă