การถ่ายภาพที่สัมพันธ์กันจะติดตามความผันผวนในระดับนาโน

นักฟิสิกส์ในเยอรมนีและสหรัฐอเมริกาใช้เทคนิคการสร้างภาพใหม่เพื่อสร้างภาพยนตร์ที่ชัดเจนและมีรายละเอียดเกี่ยวกับความผันผวนของระดับนาโนในวัสดุแม่เหล็ก ในการจับภาพคุณลักษณะเหล่านี้ ทีมที่นำโดย คริสโตเฟอร์ โคลเซ่ ที่สถาบันแม็กซ์บอร์น กรุงเบอร์ลิน ใช้อัลกอริธึมขั้นสูงเพื่อระบุความสัมพันธ์ในรูปแบบเชิงพื้นที่ในภาพเอกซเรย์หลายภาพ

ความผันผวนและการเปลี่ยนเฟสเป็นคุณสมบัติที่เกือบจะเป็นสากลของสสาร และเทคนิคการถ่ายภาพรังสีเอกซ์และอิเล็กตรอนสามารถใช้เพื่อสังเกตปรากฏการณ์เหล่านี้ในระดับนาโน อย่างไรก็ตาม วิธีการเหล่านี้มีการแลกเปลี่ยนโดยธรรมชาติระหว่างความละเอียดเชิงพื้นที่สูงและความละเอียดทางโลกสูง ซึ่งวิธีหลังนี้จำเป็นสำหรับการติดตามพลวัตของความผันผวนและการเปลี่ยนเฟส

ในขณะที่สามารถปรับปรุงความละเอียดทั้งชั่วคราวและเชิงพื้นที่ได้โดยการเพิ่มการส่องสว่าง ลำแสงรังสีเอกซ์และอิเล็กตรอนที่รุนแรงสามารถทำลายคุณลักษณะที่ละเอียดอ่อนในตัวอย่างได้

เพื่อเอาชนะข้อจำกัดนี้ ทีมของ Klose ได้พัฒนาเทคนิคที่เรียกว่า coherent correlation imaging (CCI) วิธีการของพวกเขาอาศัยข้อเท็จจริงที่ว่าความผันผวนของระดับนาโนนั้นไม่ได้สุ่มไปทั้งหมด แต่จะแสดงรูปแบบเชิงพื้นที่ที่โดดเด่นแทน

ภาพรวมจำนวนมาก

อันดับแรก CCI เกี่ยวข้องกับการถ่ายภาพสแน็ปช็อตของตัวอย่างหลายพันรายการอย่างต่อเนื่องอย่างรวดเร็ว โดยใช้ระดับแสงที่ค่อนข้างต่ำ แม้ว่าสแน็ปช็อตเหล่านี้ส่วนใหญ่จะไม่ชัดเจนจากกันและกัน แต่นักวิจัยพบว่ามีข้อมูลเพียงพอที่จะจัดหมวดหมู่แต่ละภาพโดยใช้อัลกอริทึมการจัดกลุ่มแบบลำดับชั้น วิธีนี้จะจัดเรียงรูปภาพออกเป็นกลุ่มที่มีรูปแบบเชิงพื้นที่ซึ่งแสดงความสัมพันธ์ที่ชัดเจน ทีมงานสามารถสร้างภาพที่ชัดเจนของรูปแบบในตัวอย่างได้ด้วยการรวมภาพในแต่ละกลุ่ม

เพื่อแสดงให้เห็นถึงแนวทางของพวกเขา Klose และเพื่อนร่วมงานใช้ CCI และ X-rays เพื่อถ่ายภาพความผันผวนใน ferromagnet แบบฟิล์มบาง วัสดุนี้ใช้กันอย่างแพร่หลายในฮาร์ดไดรฟ์สมัยใหม่ ซึ่งข้อมูลจะถูกเข้ารหัสในโดเมนแม่เหล็ก พื้นที่เหล่านี้เป็นบริเวณระดับนาโนที่การสะกดจิตสามารถชี้ไปในทิศทางใดทิศทางหนึ่งจากสองทิศทางที่ตรงกันข้ามกัน โดเมนเหล่านี้เป็นที่ทราบกันดีว่ามีความเสถียรสูงที่อุณหภูมิห้อง โดยมีข้อมูลเพียงเล็กน้อยที่สูญเสียไปเนื่องจากการผันผวน อย่างไรก็ตาม จนถึงตอนนี้ นักวิจัยยังไม่สามารถยืนยันความเสถียรนี้ได้โดยตรงจากการถ่ายภาพวัสดุ

กล้องจุลทรรศน์เอ็กซ์เรย์ช่วยเพิ่มความคมชัด

ทีมของ Klose ใช้ CCI เพื่อทดสอบความเสถียรของแม่เหล็กเฟอร์โรแมกเนตที่อุณหภูมิ 37 °C ซึ่งสูงกว่าอุณหภูมิห้อง อัลกอริทึมระบุการเปลี่ยนผ่านระหว่าง 30 สถานะโดเมนที่แตกต่างกันในภาพยนตร์ ด้วยการประเมินความคล้ายคลึงกันระหว่างสถานะเหล่านี้ นักวิจัยยังได้กำหนดลำดับของการเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้น สิ่งนี้ทำให้ Klose และเพื่อนร่วมงานสามารถสร้างภาพยนตร์ที่ชัดเจนและมีรายละเอียดเกี่ยวกับความผันผวนได้

ด้วยการปรับปรุงเพิ่มเติม CCI จะช่วยให้นักวิจัยสามารถตอบคำถามพื้นฐานเกี่ยวกับธรรมชาติของการเปลี่ยนเฟสในวัสดุขั้นสูง รวมทั้งตัวนำยิ่งยวดที่มีอุณหภูมิสูงได้ ตอนนี้ Klose และเพื่อนร่วมงานหวังว่าจะขยายเทคนิคของพวกเขาไปสู่กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน ซึ่งช่วยให้พวกเขาสร้างภาพขึ้นใหม่ในสเกลที่เล็กลง

เทคนิคนี้อธิบายไว้ใน ธรรมชาติ.

• เนื้อหาที่ขับเคลื่อนด้วย SEO และการเผยแพร่ประชาสัมพันธ์ รับการขยายวันนี้
• เพลโตบล็อคเชน Web3 Metaverse ข่าวกรอง ขยายความรู้. เข้าถึงได้ที่นี่.
• ที่มา: https://physicsworld.com/a/coherent-correlation-imaging-tracks-fluctuations-on-the-nanoscale/