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Un artículo reciente dirigido por la UNSW, publicado en comunicación de la naturaleza presenta una nueva y emocionante forma de escuchar avalanchas de átomos en cristales.
El movimiento a nanoescala de los átomos durante la deformación de los materiales provoca emisiones acústicas. Este llamado crujido es un fenómeno invariante de escala que ocurre en varios sistemas materiales en respuesta a estímulos externos como fuerza o campos externos.
Los movimientos bruscos de materiales en forma de avalanchas pueden abarcar muchos órdenes de magnitud y seguir reglas de escala universales descritas por leyes de potencia. Originalmente estudiado como ruido de Barkhausen en materiales magnéticos, el concepto ahora se utiliza en campos que van desde la investigación de terremotos y el monitoreo de materiales de construcción hasta la investigación fundamental que involucra transiciones de fase y redes neuronales.
El nuevo método para medir ruidos crepitantes a nanoescala, desarrollado por investigadores de la UNSW y la Universidad de Cambridge, se basa en la nanoindentación SPM (ver figura).
«Nuestro método nos permite estudiar el crujido de estructuras individuales a nanoescala en materiales, como las paredes de dominio en ferroeléctricos». dice el autor principal, el Dr. Cam Phu Nguyen. «Hay diferentes tipos de avalanchas nucleares alrededor de estas estructuras a medida que el material se deforma».
Uno de los aspectos más intrigantes del método es el hecho de que las características individuales a nanoescala se pueden identificar tomando imágenes de la superficie del material antes de la sangría. Esta diferenciación permite nuevos estudios que antes no eran posibles.
En una primera aplicación de la nueva tecnología, los investigadores de la UNSW utilizaron el método para estudiar discontinuidades en materiales ordenados, conocidos como muros de dominio.
“Los muros de dominio han sido el foco de nuestra investigación durante algún tiempo. «Son extremadamente atractivos como componentes básicos para la electrónica de la Ley de Moore». dice el autor, el profesor Jan Seidel, también de la UNSW. «Demostramos que los exponentes críticos de las avalanchas se alteran en estas características a nanoescala, lo que lleva a la supresión de la criticidad mixta que de otro modo estaría presente en los dominios».
Desde la perspectiva de las aplicaciones y las nuevas funcionalidades de los materiales, la microscopía del ruido crepitante representa una nueva forma de generar conocimientos avanzados sobre dichas características a nanoescala. El estudio analiza aspectos experimentales del método y proporciona una perspectiva sobre futuras direcciones y aplicaciones de investigación.
El concepto presentado abre la posibilidad de estudiar el crujido de estructuras individuales a nanoescala en una variedad de otros sistemas materiales.
Fuente: https://www.unsw.edu.au/
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