क्रिस्टल से धातु से नैनोस्केल पर

अंतरराष्ट्रीय सहयोग Mott के चरण संक्रमण के लिए सबूत पाता है

अवरक्त नैनोस्कोप Mott चरण संक्रमण के दौरान क्रिस्टल में परिवर्तन की छवियों को प्रदान करता है © जैव रसायन के लिए MPI
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एक गैर-संकेंद्रित क्रिस्टल में, छोटे धात्विक क्षेत्र अनायास बन सकते हैं, अंततः एक प्रवाहकीय धातु में क्रिस्टल के परिवर्तन को ट्रिगर करते हैं। यह अवलोकन अब पहली बार एक विशेष माइक्रोस्कोप की मदद से हासिल किया गया है। जैसा कि विज्ञान की रिपोर्ट में वैज्ञानिकों ने कहा है, यह खोज सुपरकंडक्टर्स की समझ में सुधार कर सकती है और उच्च गति कंप्यूटिंग के लिए बेहतर सीढ़ी की खोज को आसान बना सकती है।

मार्कस ब्रेक्मिड में मैक्स प्लैंक इंस्टीट्यूट ऑफ बायोकेमिस्ट्री के मार्कस ब्रायम और फ्रिट्ज किल्मन और उनके अध्ययन में उनके अंतर्राष्ट्रीय सहयोगियों ने वैनेडियम डाइऑक्साइड में तथाकथित मॉट के इन्सुलेटर-मेटल ट्रांसफॉर्मेशन की लंबी-खुली समस्या के लिए एक नया प्रयोगात्मक दृष्टिकोण पेश किया।

इलेक्ट्रॉनों की आवाजाही बाधित हुई

धातु तांबा जैसी सामग्री में कई चलती इलेक्ट्रॉन होते हैं जो विद्युत प्रवाह को ले जाते हैं। जैसे कि एल्युमिनियम, सोना या चाँदी में, इलेक्ट्रॉन हस्तक्षेप नहीं करते हैं, लेकिन परमाणुओं के क्रिस्टल जाली के माध्यम से स्वतंत्र रूप से चलते हैं।

हालांकि, अधिक जटिल ऑक्साइड सामग्री जैसे कि वैनेडियम डाइऑक्साइड, इलेक्ट्रॉनों को परमाणुओं के सकारात्मक और नकारात्मक चार्ज लगता है और उनके आंदोलन में लगाया जा सकता है। भौतिक विज्ञानी उन्हें "सहसंबद्ध सामग्री" कहते हैं। उदाहरण के लिए, सुपरकंडक्टर्स सहसंबद्ध सामग्री हैं, या अर्धचालक भी हैं, यानी केवल कुछ अशुद्धियों के साथ क्रिस्टल, प्रत्येक एक एकल मोबाइल इलेक्ट्रॉन का योगदान देता है।

इस तरह के सहसंबद्ध सामग्री उनके भौतिक गुणों में असाधारण परिवर्तन दिखा सकते हैं और उदाहरण के लिए, एक गैर-संचालक से एक धातु में बदलना जब थोड़ा दबाव या गर्म होता है। वैंडियम डाइऑक्साइड 68 डिग्री सेल्सियस पर प्रवाहकीय होना शुरू हो जाता है और पहले से ही 71 डिग्री सेल्सियस पर एक धातु में परिवर्तित हो जाता है, ठंडा होने पर, चालकता फिर से गायब हो जाती है। प्रदर्शन

प्रायोगिक साक्ष्य अब तक गायब थे

सर नेविल मॉट द्वारा मौलिक सैद्धांतिक विचारों के बाद से, ठोस-राज्य भौतिक विज्ञानी सोच रहे हैं कि इन्सुलेटर-मेटल चरण संक्रमण के साथ कैसे प्रयोग किया जाए। सफलता की राह पर, अमेरिका के स्पेक्ट्रोस्कोपिस्ट डीएन बसोव और उनके सिद्धांत के साथी ए। बलात्स्की ने इलेक्ट्रॉनिक चरण पृथक्करण में अपनी रुचि दिखाई, जो कई असंबद्ध सामग्रियों में हो सकती है बेहतरीन असमानताओं की सहज घटना है। उन्हें दृश्यमान बनाने के लिए "नैनो-दुनिया के लिए आवर्धक कांच" की आवश्यकता होती है, जो कि परमाणुओं और परिपक्व माइक्रोक्रिस्टल्स के बीच आयामों के साथ संरचनाएं हैं।

बायोकैमिस्ट्री के लिए गैर-प्रवाहकीय क्रिस्टल (नीला) for MPI में धातु द्वीप (हरा)

इन्फ्रारेड छवियों में रूपांतरण शामिल है

केइलमन वर्किंग ग्रुप का इंफ्रारेड नैनोस्कोप सही समय पर सही उपकरण था। अब डीएन बसोव कोरिया से वैनेडियम डाइऑक्साइड क्रिस्टल के साथ एक सफल मापन अभियान के लिए मार्टिंसड के पास आए। पोस्टडॉक्टरल शोधकर्ता एम। ब्रीम ने अचानक देखा कि प्रारंभ में संरचनाहीन क्रिस्टल को महत्वपूर्ण तापमान तक पहुंचने पर असंख्य छोटे धातु क्षेत्रों द्वारा प्रवेश किया गया था, जो उत्तरोत्तर बड़े और मोटे होते गए।

गणितीय तापमान में निहित ठीक तापमान अंतराल पर ली गई अवरक्त छवियां विशेष रूप से उच्च इलेक्ट्रॉन सहसंबंध की एक भौतिक स्थिति के अप्रत्याशित अस्तित्व को बढ़ाती हैं, जो समान रूप से और केवल सामग्री परिवर्तन के नैनोस्केल-अमानवीय चरण में होती है।

10, 000 नैनोमीटर की अपनी लंबी तरंग दैर्ध्य के साथ अवरक्त नैनोस्कोप ऐसी छोटी वस्तुओं का केवल इसलिए पता लगा सकता है क्योंकि जांच की नोक से प्रकाश वस्तुतः refocused है (यह प्रभाव कार एंटीना के माध्यम से रेडियो पर कब्जा करने के समान है)। धातु क्षेत्र अवरक्त प्रकाश को प्रतिबिंबित करते हैं, जो 20 नैनोमीटर तक केंद्रित होता है, विशेष रूप से अच्छी तरह से और इस प्रकार अवरक्त छवि में स्पष्ट रूप से दिखाई देता है।

अनुकूलित सामग्री संभव है

दुनिया भर में प्राप्त अंतर्दृष्टि को भौतिक स्थिति को बेहतर ढंग से समझने में मदद करनी चाहिए कि चार्ज किए गए कणों को सहसंबद्ध सामग्रियों के माध्यम से कैसे स्थानांतरित किया जाता है। वे चालकता या अतिचालकता सीमा को नियंत्रित करने के लिए परमाणुओं के साथ डोपिंग का अनुकूलन करने के लिए सामग्री विशेषज्ञों का नेतृत्व कर सकते थे।

दूसरी ओर, शायद पूरी तरह से विद्युत प्रवाह या चुंबकीय क्षेत्र की रिपेलिंग सामग्री दर्जी हो सकती है। "निश्चित रूप से, हम रोमांचित हैं कि विभिन्न अभिविन्यास (सिद्धांत, स्पेक्ट्रोस्कोपी, प्रकाशिकी और सामग्री अनुसंधान) के चार शोध समूह संयुक्त रूप से ठोस राज्य-भौतिकी में एक मूलभूत समस्या को हल करने के लिए हमारे अवरक्त नैनोस्कोप के पहले आवेदन का प्रदर्शन कर रहे हैं" (एफ केइलमन )।

(मैक्स प्लैंक इंस्टीट्यूट ऑफ बायोकैमिस्ट्री, 14.12.2007 - एनपीओ)