अजीब चीजें तब होती हैं जब एक क्रिस्टल दो में विभाजित होता है

DEATH SPRITES: Creating a Frog Haven & Ant Hell (जुलाई 2019).

Anonim

आयनिक क्रिस्टल की उल्लेखनीय ताकत परमाणु पैमाने पर आसानी से समझाया जाता है: सकारात्मक और नकारात्मक चार्ज परमाणु दोहराव आवधिक व्यवस्था में एक तरफ बैठते हैं। बीच में मजबूत इलेक्ट्रोस्टैटिक बल उन्हें एक साथ रखता है।

लेकिन क्या होता है जब आवधिक पैटर्न अचानक अंत में आता है? वियना यूनिवर्सिटी ऑफ टेक्नोलॉजी के शोधकर्ताओं ने विशिष्ट दिशाओं में पोटेशियम टैंटालेट क्रिस्टल को ध्यान से तोड़ दिया है, और एक अत्याधुनिक परमाणु बल माइक्रोस्कोप का उपयोग करके परिणामस्वरूप सतहों का चित्रण किया है। उनका डेटा वियना विश्वविद्यालय में किए गए गणनाओं के साथ संयुक्त किया गया था, और उल्लेखनीय घटनाओं की एक श्रृंखला को अंततः समझाया गया था। परिणाम विज्ञान में प्रकाशित किए गए थे, और हाइड्रोजन उत्पादन जैसी प्रौद्योगिकियों के लिए संभावित रूप से उपयोगी हैं।

एक शतरंज बोर्ड पर काले और सफेद वर्ग पंक्तियों और स्तंभों के साथ वैकल्पिक होते हैं, और कोने से कोने तक कोण पर, वे काले और सफेद पंक्तियों के रूप में दिखाई देते हैं। दो आयामों में काले और सफेद वर्ग तीन आयामों में एक क्रिस्टल जैसा दिखते हैं: "यदि कोई एक निश्चित दिशा के साथ एक घन क्रिस्टल को विभाजित करता है, तो कोई सतह पर केवल सकारात्मक या केवल नकारात्मक शुल्क के साथ समाप्त हो सकता है। ऐसी स्थिति अत्यधिक अस्थिर होगी, "वियना विश्वविद्यालय प्रौद्योगिकी के एप्लाइड फिजिक्स संस्थान के प्रोफेसर Ulrike Diebold बताते हैं। पूरी तरह से सकारात्मक और नकारात्मक चार्ज परतों के ढेर के परिणामस्वरूप छोटे नमूने में लाखों वोल्ट की संभावना होगी-वैज्ञानिक इसे "ध्रुवीय आपदा" कहते हैं। इस स्थिति से बचने के लिए, परमाणुओं को पुनर्गठित करना होगा। पर कैसे?

प्रकाशन के पहले लेखक मार्टिन सेटविन कहते हैं, "जब हम क्रिस्टल को विभाजित करते हैं तो सतह अलग-अलग तरीके से प्रतिक्रिया दे सकती है।" "इलेक्ट्रॉन कुछ स्थानों पर जमा हो सकते हैं, क्रिस्टल जाली विकृत हो सकती है, या वातावरण से अणु सतह पर चिपक सकते हैं, इसकी गुणों को बदल सकते हैं।"

सुरंग सुरंग सूक्ष्मदर्शी के माध्यम से, यह तुरंत स्पष्ट है कि बहुत कम तापमान पर टूटने वाली क्रिस्टल में एक तरफ नकारात्मक चार्ज परत का आधा हिस्सा होता है, और दूसरा आधा होता है। क्योंकि नकारात्मक द्वीप प्रत्येक सतह के ठीक 50 प्रतिशत को कवर करते हैं, सतह विद्युत रूप से तटस्थ होती है। सेटविन कहते हैं, "फिर भी, द्वीप बड़ा है, इसलिए ध्रुवीय आपदा पूरी तरह से टाली नहीं जाती है- उनके नीचे का क्षेत्र सामग्री के भौतिक गुणों को बदलता है।"

आश्चर्यजनक रूप से, सतह के तापमान को थोड़ा बढ़ाकर, द्वीप अलग हो जाते हैं और परमाणु जंजीर रेखाओं की भूलभुलैया बनाते हैं। इस भूलभुलैया की "दीवारें" केवल एक परमाणु उच्च और चार से पांच परमाणु चौड़ी हैं, और गणनाएं दिखाती हैं कि यह वास्तव में एक अधिक स्थिर विन्यास है।

डाइबॉल्ड कहते हैं, "भूलभुलैया संरचना न केवल सुंदर बल्कि संभावित रूप से उपयोगी भी है।" "यह वही है जो आप चाहते हैं-छोटे ढांचे जहां मजबूत विद्युत क्षेत्र परमाणु पैमाने पर होते हैं।" कोई उनका उपयोग कर सकता है, उदाहरण के लिए, रासायनिक प्रतिक्रियाओं को सक्षम करने के लिए जो हाइड्रोजन का उत्पादन करने के लिए पानी के विभाजन जैसे स्वयं से आगे नहीं बढ़ेंगे।

सेटविन पर जोर देते हुए, "प्रौद्योगिकी में इन अजीब क्रिस्टल सतहों का उपयोग करने की आवश्यकता है कि हम समझते हैं कि परमाणु पैमाने पर क्या चल रहा है।" "यही कारण है कि माइक्रोस्कोपी हमारे लिए बहुत महत्वपूर्ण है। उच्च-रिज़ॉल्यूशन वाली छवियों में हम सीधे व्यक्तिगत परमाणुओं को देख सकते हैं, देख सकते हैं कि वे कैसे आगे बढ़ते हैं, और आखिरकार समझते हैं कि प्रकृति क्या करने की कोशिश करती है। शायद फिर, हम इसका उपयोग कैसे कर सकते हैं इसका पता लगा सकते हैं।"

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