क्रैकलिंग शोर तकनीक सामग्री में नैनोक्वेक को सुनती है - भौतिकी विश्व

नैनोस्केल पर "क्रैकिंग शोर" को मापने के लिए एक नई माइक्रोस्कोपी तकनीक में अनुप्रयोगों की एक विस्तृत श्रृंखला हो सकती है, जिसमें शोधकर्ताओं को धातुओं में कमजोर स्थानों को बेहतर ढंग से समझने में मदद करने से लेकर गुर्दे की पथरी जैसी जैविक संरचनाओं की जांच करने तक शामिल किया जा सकता है ताकि बड़ी सर्जरी की आवश्यकता के बिना उन्हें नष्ट किया जा सके।

जब किसी सामग्री को तनाव या खिंचाव के तहत रखा जाता है, तो यह परमाणु प्रक्रियाओं की एक श्रृंखला को ट्रिगर करता है जो एक चिकनी गति को बदल सकता है जैसे कि एक साधारण संपीड़न को झटकेदार अनुक्रम में बदल सकता है। परिणाम एक ऐसी घटना है जिसे क्रैकिंग शोर के रूप में जाना जाता है, जो दरवाजे की चरमराहट की तरह लगता है, लेकिन हिमस्खलन जैसे झरनों में होता है जो कई आकार के पैमाने पर फैलता है और सार्वभौमिक शक्ति कानूनों का पालन करता है।

"एक विशिष्ट मामला तब होता है जब एक संपीड़न दरारें उत्पन्न करता है जो एक सरल रेखा में आगे नहीं बढ़ता है, लेकिन कई शाखाओं के साथ जटिल पैटर्न दिखाता है, जैसे बिजली की चमक में," बताते हैं एकहार्ड साल्जे, एक ठोस-अवस्था भौतिक विज्ञानी यूनिवर्सिटी ऑफ कैंब्रिज, यूके, जिन्होंने नए अध्ययन का सह-नेतृत्व किया जान सेडेल का न्यू साउथ वेल्स विश्वविद्यालय (UNSW) ऑस्ट्रेलिया मै। "जब कई दरारें होती हैं, तो सामग्री नरम हो जाती है और विघटित भी हो सकती है।"

क्रैकलिंग शोर का अध्ययन सबसे पहले चुंबकीय सामग्रियों में किया गया था, जहां इसे 1919 में जर्मन भौतिक विज्ञानी द्वारा खोजे जाने के बाद बार्कहाउज़ेन शोर के रूप में जाना जाता है। अब इसका उपयोग धातु और मिश्र धातुओं की जांच के लिए सामग्री विज्ञान में किया जाता है; भूकंपों का अध्ययन करने के लिए भूभौतिकी में; और ठोस-अवस्था भौतिकी में बाटीओओ जैसे फेरोइक सामग्रियों में मेमोरी डिवाइस विकसित करने के लिए₃. साल्जे बताते हैं, "हर बार जब मेमोरी सक्रिय होती है, तो यह एक हिमस्खलन शुरू कर देती है।" "इस हिमस्खलन ने शोधकर्ताओं को यह पहचानने में मदद की कि मेमोरी स्विचिंग जैसे उपकरणों के लिए कौन सी सामग्री अच्छी थी।"

कर्कश शोर के पूरे स्पेक्ट्रम का अवलोकन करना

नए काम में, कैम्ब्रिज-यूएनएसडब्ल्यू टीम के सदस्यों ने परमाणु बल माइक्रोस्कोपी (एएफएम) नैनोइंडेंटेशन पर आधारित एक तकनीक का इस्तेमाल किया। उन्होंने एएफएम जांच को बहुत धीरे-धीरे - कई घंटों की अवधि में - अध्ययन किए जा रहे नमूने में डाला। यह धीमी प्रविष्टि महत्वपूर्ण है क्योंकि यदि जांच बहुत तेजी से चलती है, तो अत्याधुनिक इलेक्ट्रॉनिक उपकरण भी बहुत अधिक ओवरलैपिंग सिग्नल पकड़ लेंगे, और इस प्रकार व्यक्तिगत झटके के बजाय एक सतत प्रक्रिया दिखाई देगी, साल्जे कहते हैं। यह ओवरलैप व्यक्तिगत कर्कश ध्वनि संकेतों की पहचान करना कठिन बना देता है।

उनके धैर्यपूर्ण दृष्टिकोण के लिए धन्यवाद, टीम पहली बार कर्कश शोर के पूर्ण स्पेक्ट्रम का निरीक्षण करने और इसे हिमस्खलन के विशिष्ट रूपों से जोड़ने में सक्षम थी।

शोधकर्ताओं के मुताबिक, इस तकनीक के कई उपयोग हो सकते हैं। इनमें विमान के पंखों के लिए विशेष मिश्र धातुओं की जांच शामिल है; कमजोर स्थानों की पहचान करने के लिए धातुओं में संक्षारण का अध्ययन करना जहां धातु परमाणु पैमाने पर टूटती है; और नई 3डी मुद्रित सामग्रियों की व्यवहार्यता का परीक्षण करना। साल्जे का कहना है कि उन्हें विशेष रूप से हड्डियों और दांतों जैसी जैविक सामग्रियों का अध्ययन करने में रुचि है, जो दोनों ही कर्कश ध्वनि उत्सर्जित करते हैं। के साथ एक और महत्वपूर्ण परियोजना कैंब्रिज में एडनब्रूक्स अस्पताल, गुर्दे की पथरी में कर्कश ध्वनि का अध्ययन करना है।

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साल्जे बताते हैं, "हम अंत में एक सुई के साथ एक ट्यूब बनाने और गुर्दे की पथरी का परीक्षण करने की कल्पना कर सकते हैं।" "इससे हमें यह पता लगाने में मदद मिलेगी कि अधिक आक्रामक सर्जरी का सहारा लेकर उन्हें बाहर से कैसे नष्ट किया जाए।"

सीडेल कहते हैं कि वह और यूएनएसडब्ल्यू में उनके सहयोगी विभिन्न कार्यात्मक सामग्रियों में टोपोलॉजिकल दोषों का अध्ययन करने के लिए तकनीक का उपयोग करने की योजना बना रहे हैं। उन्होंने खुलासा किया, "हम यह भी देखेंगे कि एएफएम प्रणाली का उपयोग करके माप दृष्टिकोण को कैसे बेहतर बनाया जाए।" “फिलहाल, मैं इस काम को जारी रखने के लिए एक नए पीएचडी छात्र की तलाश कर रहा हूं क्योंकि इस काम के मुख्य लेखक हैं, जो में प्रकाशित हुआ है संचार प्रकृति, हाल ही में मेरे समूह से स्नातक हुआ।

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• स्रोत: https://physicsworld.com/a/crackling-noise-technique-listens-to-nanoquakes-in-materials/