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
Grok 3, alternativa lui Elon Musk la ChatGPT, lansat într-o demonstrație live
Grok 3, alternativa lui Elon Musk la ChatGPT, lansat într-o demonstrație live
Administrația Trump neliniștește Europa după declarațiile de la München
Administrația Trump neliniștește Europa după declarațiile de la München
Tensiunile politice dintre Canada și Statele Unite s-au mutat pe gheață
Tensiunile politice dintre Canada și Statele Unite s-au mutat pe gheață
„Vrem apă să ne spălăm şi lumină să învăţăm”. Revolta studenţilor de la Iaşi în anul 1987
„Vrem apă să ne spălăm şi lumină să învăţăm”. Revolta studenţilor de la Iaşi în anul 1987
Supercomputerul Colossus al lui Elon Musk ar putea produce o cantitate enormă de emisii
Supercomputerul Colossus al lui Elon Musk ar putea produce o cantitate enormă de emisii
Apple se pregătește să integreze Apple Intelligence pentru Vision Pro
Apple se pregătește să integreze Apple Intelligence pentru Vision Pro
De ce sute de rozătoare din Buenos Aires vor primi contraceptive
De ce sute de rozătoare din Buenos Aires vor primi contraceptive
Nou record mondial la semimaraton! În câte minute a terminat un alergător ugandez?
Nou record mondial la semimaraton! În câte minute a terminat un alergător ugandez?
Secrete, scandaluri și indicii ascunse. Dezlegarea enigmei din Le Bar Aux Folies-Bergère de Édouard Manet
Secrete, scandaluri și indicii ascunse. Dezlegarea enigmei din Le Bar Aux Folies-Bergère de Édouard Manet
Este sau nu bine să mâncăm atunci când suntem răciți ori avem febră?
Este sau nu bine să mâncăm atunci când suntem răciți ori avem febră?
Cântecul balenelor este foarte asemănător cu vorbirea umană, spun cercetătorii
Cântecul balenelor este foarte asemănător cu vorbirea umană, spun cercetătorii
„Persistența memoriei” a lui Salvador Dalí. Decodarea enigmei suprarealiste a timpului
„Persistența memoriei” a lui Salvador Dalí. Decodarea enigmei suprarealiste a timpului
Cum supraviețuiește singura insectă nativă din Antarctica?
Cum supraviețuiește singura insectă nativă din Antarctica?
Nașterea lui Venus. Capodopera renascentistă a lui Botticelli care a redefinit frumusețea și a stârnit controverse
Nașterea lui Venus. Capodopera renascentistă a lui Botticelli care a redefinit frumusețea și a stârnit controverse
Care sunt fructele și legumele cu cele mai multe pesticide?
Care sunt fructele și legumele cu cele mai multe pesticide?
De ce unii oameni călătoresc fără bilet, chiar și atunci când transportul public este foarte ieftin?
De ce unii oameni călătoresc fără bilet, chiar și atunci când transportul public este foarte ieftin?
Arheologii au descoperit rămășițele primei bazilici romane din Londra
Arheologii au descoperit rămășițele primei bazilici romane din Londra
Astronomii au găsit o planetă posibil locuibilă la 20 de ani-lumină de Sistemul Solar
Astronomii au găsit o planetă posibil locuibilă la 20 de ani-lumină de Sistemul Solar