Çıtırtı sesi tekniği malzemelerdeki nano depremleri dinliyor – Fizik Dünyası

Nano ölçekte "çatırtı gürültüsünü" ölçecek yeni bir mikroskopi tekniği, araştırmacıların metallerdeki zayıf noktaları daha iyi anlamalarına yardımcı olmaktan, böbrek taşları gibi biyolojik yapıların büyük bir ameliyata gerek kalmadan yok edilebilmesini sağlayacak şekilde araştırılmasına kadar geniş bir uygulama yelpazesine sahip olabilir.

Bir malzeme strese veya gerilime maruz bırakıldığında, basit bir sıkıştırma gibi yumuşak bir hareketi bir dizi sarsıntılı hareketlere dönüştürebilen bir dizi atomik işlemi tetikler. Sonuç, çatırdama sesi olarak bilinen, daha çok gıcırdayan bir kapıya benzeyen, ancak birçok boyut ölçeğine yayılan ve evrensel güç yasalarını izleyen çığ benzeri basamaklar halinde meydana gelen bir olgudur.

"Tipik bir durum, bir sıkıştırmanın basit bir çizgide ilerlemeyen, ancak bir şimşek çakması gibi çok sayıda dal içeren karmaşık desenler gösteren çatlaklar üretmesidir" diye açıklıyor Ekhard Saljekatı hal fiziği uzmanı University of CambridgeYeni çalışmaya liderlik eden İngiltere'den Jan Seidel arasında Yeni Güney Galler Üniversitesi (UNSW) Avustralyada. "Çok fazla çatlak olduğunda malzeme yumuşar ve hatta parçalanabilir."

Çıtırtı sesi ilk olarak manyetik malzemelerde incelenmiştir ve burada onu 1919'da keşfeden Alman fizikçinin anısına Barkhausen gürültüsü olarak bilinmektedir. Artık malzeme biliminde metal ve alaşımları araştırmak için kullanılmaktadır; depremleri incelemek için jeofizikte; ve katı hal fiziğinde BaTiO gibi ferroik malzemelerde hafıza cihazları geliştirmek için₃. Salje, "Hafıza her etkinleştirildiğinde bir çığ başlatır" diye açıklıyor. "Bu çığ, araştırmacıların hangi malzemelerin bellek değiştirme gibi cihazlar için iyi olduğunu belirlemesine yardımcı oldu."

Çatırtı gürültüsünün tüm spektrumunu gözlemlemek

Yeni çalışmada, Cambridge-UNSW ekibinin üyeleri, atomik kuvvet mikroskobu (AFM) nanoindentasyonuna dayanan bir teknik kullandılar. AFM probunu incelenen numuneye son derece yavaş bir şekilde (saatlerce süren bir süre boyunca) yerleştirdiler. Salje, bu yavaş yerleştirmenin önemli olduğunu, çünkü prob çok hızlı hareket ederse, en son teknolojiye sahip elektronik ekipmanların bile çok fazla örtüşen sinyal alacağını ve dolayısıyla bireysel sarsıntılar yerine sürekli bir süreç göreceğini söylüyor. Bu örtüşme, bireysel çatırtı gürültüsü sinyallerinin tanımlanmasını zorlaştırır.

Ekip, sabırlı yaklaşımları sayesinde ilk kez çatırtı sesinin tüm spektrumunu gözlemleyebildi ve bunu belirli çığ biçimleriyle ilişkilendirebildi.

Araştırmacılara göre tekniğin çeşitli kullanım alanları olabilir. Bunlar arasında uçak kanatları için özel alaşımların araştırılması; metalin atomik ölçekte kırıldığı zayıf noktaları belirlemek için metallerdeki korozyonun incelenmesi; ve yeni 3D baskılı materyallerin uygulanabilirliğini test etmek. Salje, her ikisi de çatırtı sesi çıkaran kemik ve diş gibi biyolojik materyalleri incelemekle özellikle ilgilendiğini söylüyor. Bir diğer önemli projemiz ise Cambridge'deki Addenbrooks Hastanesiböbrek taşlarındaki çatırtı sesini incelemektir.

Çıtırtı, çatırtı ve baraj: şişirilmiş pirinç, kaya dolgusu ve buz tabakasının çöküşü hakkında fikir veriyor

Salje, "Ucunda iğne bulunan bir tüp yapmayı ve böbrek taşlarını test etmeyi hayal edebiliyoruz" diye açıklıyor. "Bu, daha invaziv cerrahiye başvurmak zorunda kalmadan onları dışarıdan nasıl yok edeceğimizi bulmamıza yardımcı olacaktır."

Seidel, kendisinin ve UNSW'deki meslektaşlarının bu tekniği çeşitli fonksiyonel malzemelerdeki topolojik kusurları incelemek için kullanmayı planladıklarını ekliyor. "Aynı zamanda bir AFM sistemi kullanarak ölçüm yaklaşımının kendisini nasıl geliştirebileceğimize de bakacağız" diye açıklıyor. “Şu anda bu çalışmanın baş yazarı olduğundan bu çalışmaya devam edecek yeni bir doktora öğrencisi arıyorum. Doğa İletişimgrubumdan yeni mezun oldum.”

• SEO Destekli İçerik ve Halkla İlişkiler Dağıtımı. Bugün Gücünüzü Artırın.
• PlatoData.Network Dikey Üretken Yapay Zeka. Kendine güç ver. Buradan Erişin.
• PlatoAiStream. Web3 Zekası. Bilgi Genişletildi. Buradan Erişin.
• PlatoESG. karbon, temiz teknoloji, Enerji, Çevre, Güneş, Atık Yönetimi. Buradan Erişin.
• PlatoSağlık. Biyoteknoloji ve Klinik Araştırmalar Zekası. Buradan Erişin.
• Kaynak: https://physicsworld.com/a/crackling-noise-technique-listens-to-nanoquakes-in-materials/