当科学家和工程师发现优化现有材料的新方法时,它为创新铺平了道路,使我们的手机和电脑到我们的医疗设备更小,更快,更高效。
根据今天发表在《自然》杂志上的研究NPG亚洲材料公司在美国,由伦斯勒理工学院材料科学与工程副教授Edwin Fohtung领导的一组研究人员发现了一种优化镍的新方法,通过解锁可以实现从生物传感器到量子计算等众多应用的特性。
他们证明,当镍被制成极小的单晶纳米线并受到机械能的作用时,会产生一个巨大的磁场,这种现象被称为巨磁致伸缩。
相反,如果在材料上施加磁场,那么其中的原子就会改变形状。这种位移可以用来收集能量。Fohtung说,这种特性对数据存储和数据采集,甚至是生物传感器都很有用。虽然镍是一种常见的材料,但它在这些领域的前景以前并不为人所知。
“想象一下用大面积的纳米线构建一个系统。你可以把它放在一个外部磁场中,它会收获非常巨大的机械能,但它会非常小,”Fohtung说。
研究人员通过一种叫做无透镜显微镜的技术发现了这种独特的特性,在这种技术中,同步加速器被用来收集衍射数据。然后将这些数据输入计算机算法,生成电子密度和原子位移的3D图像。
Fohtung说,使用大数据方法,这项技术可以产生比传统显微镜更好的图像,为研究人员提供更多信息。它结合了计算和实验物理与材料科学-他的多个专业领域的交集。
“这种方法能够看到非常小的物体,并发现我们从未想过的关于这些材料及其用途的东西,”Fohtung说。“如果你使用镜头,你能看到的东西是有限的。这取决于你的透镜的大小,透镜的性质,透镜的曲率。如果没有透镜,我们的分辨率就会受到辐射波长的限制。”
Fohtung用同样的技术证明了六铁氧体钡——一种广泛而丰富的材料,经常用于磁带、cd和计算机部件——在暴露于电场时同时具有自发的磁和电极化,这种极化会增加或减少。这种特性被称为铁电性,对快速写入、节能和数据存储非常有用。这些发现最近发表在物理检查B。
Fohtung认为,研究物质的无透镜方法将使研究人员能够更多地了解固态材料,比如那些用于技术设备的材料。它甚至可以更深入地了解人体组织和细胞,使用这种技术可以在更自然的栖息地进行观察。
“让我非常兴奋的是未来的潜力。有太多的现有材料,我们只是无法了解潜在的应用,”Fohtung说。
Fohtung与来自洛斯阿拉莫斯国家实验室、新墨西哥州立大学和阿贡国家实验室的研究人员合作撰写了这两篇论文。
故事来源:
提供的材料伦斯勒理工学院。注:内容可能会根据风格和长度进行编辑。
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