โดยการเว็บสล็อตแท้ติดตามอะตอมแต่ละอะตอมในเกรนคริสตัล นักวิทยาศาสตร์ด้านวัสดุอาจพบวิธีที่จะทำให้โลหะอย่างแพลตตินั่มมีประโยชน์มากขึ้น
โดย ราหุล ราว | เผยแพร่ 18 มี.ค. 2022 16:30 น
ศาสตร์
เทคโนโลยี
นักเก็ตแร่แพลตตินั่มหายากบนพื้นหลังสีดำ
แพลตตินัมอาจดูแข็งทื่อบนพื้นผิว แต่ในระดับอะตอม แพลตตินัมมีมากพอๆ กับวงโยธวาทิตฝากรูปถ่าย
แบ่งปัน
เปลือกโลกแตกออกเป็นแผ่นเปลือกโลกหลักเจ็ดแผ่นเลื่อนและบดเข้าหากันอย่างต่อเนื่อง คุณไม่สามารถมองเห็นได้ว่ามันเกิดขึ้น แต่คุณสามารถเห็นผล
ภูเขาและภูเขาไฟที่ปะทุเมื่อแผ่นเปลือกโลกชนกัน
เป็นต้น หรือหุบเขาและทะเลที่ทิ้งไว้เบื้องหลังเมื่อแผ่นเปลือกโลกแตกออกจากกัน
แต่เปลือกโลกไม่ได้อยู่คนเดียวในพฤติกรรมแบบนั้น โลหะหลายชนิด รวมทั้งเหล็ก ทองแดง และอะลูมิเนียม ซึ่งมีความสำคัญต่อการสร้างกระแสในโลกสมัยใหม่ ทำจากเศษคริสตัลเล็กๆ ถ้าคุณเอาโลหะแผ่นหนึ่งแล้วดึงหรือบีบมัน ชิ้นส่วนเล็กๆ เหล่านั้นจะเคลื่อนเข้าหากัน เช่นเดียวกับแผ่นเปลือกโลก ขอบเขตของพวกเขาสามารถเปลี่ยนแปลงได้
หลังจากพยายามมองเห็นขอบเขตที่เปลี่ยนแปลงไปเหล่านั้นมาหลายปีแล้ว นักวิทยาศาสตร์ด้านวัสดุได้แสดงให้เห็นว่าพวกเขาสามารถขยายขนาดอะตอมเพื่อดูสิ่งที่เกิดขึ้นได้ ในการศึกษาที่ตีพิมพ์ในวารสารScience เมื่อวันที่ 17 มีนาคม พวกเขาอธิบายว่าสิ่งนี้สามารถปลดล็อกความสามารถของนักวิจัยคนอื่นๆ ในการปรับแต่งเม็ดคริสตัลและแกะสลักโลหะให้เป็นหน่วยการสร้างที่ดีขึ้นสำหรับการผลิตได้อย่างไร
อาจดูแปลกที่จะอธิบายโลหะเป็นคริสตัล แต่หลายอย่างก็เหมือนกับอัญมณีและน้ำแข็ง สิ่งที่กำหนดคริสตัลคืออะตอมของพวกมันถูกจัดเรียงในรูปแบบทางเรขาคณิตปกติ เช่น หกเหลี่ยม หรือลูกบาศก์ที่ทำซ้ำในอวกาศ ในทางกลับกัน แก้วที่เป็นของแข็งไม่ใช่คริสตัล เพราะอะตอมของมันไม่มีโครงสร้างที่ชัดเจนและนั่งได้ทุกที่ที่ต้องการ
คุณอาจคิดว่ารูปแบบเหล่านี้เป็นโครงข่ายถนนในเมืองต่างๆ แต่ถ้าใจกลางเมืองมีขนาดใหญ่พอ โอกาสที่มันจะไม่ใช้กริดเดียว เมืองใหญ่ๆ เช่น นิวยอร์ก โตเกียว หรือจาการ์ตาอาจสร้างมาจากเมืองเล็กๆ ชานเมือง หรือย่านต่างๆ ที่มีขนาดเล็กกว่า โดยแต่ละเมืองมีตารางวางในมุมของตัวเอง
ลวดลายในโลหะเรียกว่า “โพลีคริสตัล” และส่วนประกอบคริสตัลขนาดเล็กของพวกมันถือเป็น “เม็ดคริสตัล” เม็ดคริสตัลอาจมีรูปแบบเดียวกัน แต่ไม่เชื่อมต่อกับเพื่อนบ้านอย่างหมดจด บางครั้งอะตอมของเมล็ดพืชหนึ่งก็ไม่เรียงกันกับอีกเมล็ดหนึ่ง หรือถูกจัดเรียงในมุมที่ต่างออกไป
ยิ่งไปกว่านั้น เมล็ดพืชไม่คงที่หรือตายตัว พวกเขาเลื่อนผ่านกันหรือบิดและเต้นรำ ในสำนวนของนักวิทยาศาสตร์ด้านวัสดุ ทั้งหมดนี้เรียกว่าการเคลื่อนที่แนวขอบเกรน สามารถเปลี่ยนลักษณะการทำงานของวัสดุทั้งหมดเมื่ออยู่ภายใต้แรงกดดัน วัสดุอาจแข็งขึ้นหรือเปราะบางได้ขึ้นอยู่กับวิธีการจัดเรียงเมล็ดพืช
[ที่เกี่ยวข้อง: คริสตัลแห่งกาลเวลาทำได้ง่ายขึ้นเล็กน้อย ]
นักวิจัยได้พยายามศึกษาการเคลื่อนไหวของขอบเกรนมานานหลายทศวรรษ
ปัญหาคือ ในการทำเช่นนั้น พวกเขาต้องซูมเข้าไปมากพอที่จะตรวจสอบอะตอมแต่ละตัวในชิ้นส่วนของวัสดุ
ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา พวกมันเข้ามาใกล้กว่าเดิมด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่าน ซึ่งสแกนชิ้นส่วนของวัสดุโดยการระเบิดมันด้วยอิเล็กตรอนและดูรูปร่างที่ผ่านจากอีกฟากหนึ่ง
วิธีนี้ได้ผลเมื่อขอบเกรนเรียบง่าย เช่น ลูกบาศก์ที่มีพื้นผิวเรียบสองลูกบิดออกจากกัน แต่ขอบเขตส่วนใหญ่นั้นซับซ้อนกว่ามาก: อาจเป็นรอยหยัก หรืออาจเฉือนชิ้นโลหะในมุมแปลก ๆ Ting Zhuวิศวกรวัสดุจากสถาบันเทคโนโลยีจอร์เจียและหนึ่งในผู้เขียนรายงานScienceกล่าวว่า “เป็นการท้าทายมากที่จะสังเกต ติดตาม และทำความเข้าใจการเคลื่อนที่ของอะตอมในสิ่งเหล่านี้
อะตอมสีเหลืองและสีชมพูบนขอบเกรนจากแพลตตินัมสแกน
ภาพจากกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแสดงขอบเขตของเกรนระหว่างคริสตัลสองผลึกที่อยู่ติดกัน โดยที่อะตอมของแพลตตินัมมีสีเหลืองและสีชมพูตามลำดับ วังและคณะ 2022
Zhu และเพื่อนร่วมงานของเขาศึกษาแพลตตินัม ซึ่งถึงแม้จะหายากแต่ก็มักใช้ในใบพัดกังหันลม ฮาร์ดดิสก์ของคอมพิวเตอร์ และตัวเร่งปฏิกิริยาในรถยนต์ พวกเขาเอาแพลตตินั่มภาคตัดขวางที่มีความหนาเพียงไม่กี่พันล้านส่วนแล้วลากผ่านกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน พวกเขายังใช้ตัวติดตามอะตอมอัตโนมัติ ซึ่งเป็นซอฟต์แวร์ชนิดหนึ่ง เพื่อตรวจสอบภาพที่ออกมาจากกล้องจุลทรรศน์และติดฉลากอะตอม ด้วยเหตุนี้ นักวิจัยจึงสามารถติดตามว่าอะตอมแต่ละตัวเคลื่อนที่อย่างไรเมื่อเวลาผ่านไป
เมื่อพวกเขาวิเคราะห์แพลตตินั่ม พวกเขาพบสิ่งที่พวกเขาไม่คาดคิด บางครั้งเมื่อเม็ดคริสตัลเคลื่อนตัวและขอบเขตของพวกมันเปลี่ยนไป อะตอมที่ขอบก็จะกระโดดจากเม็ดหนึ่งไปยังอีกเม็ดหนึ่ง ขอบเขตจะโค้งงอและเปลี่ยนแปลงเพื่อรองรับอะตอมมากขึ้น
จู้เปรียบเทียบการเคลื่อนที่ของอะตอมกับการเคลื่อนไหวของสมาชิกวงโยธวาทิต “เมื่อสมาชิกวงหนึ่งแถวเคลื่อนผ่านเส้นข้างเคียงขนานกัน สมาชิกในวงทั้งสองแถวจะถูกรวมเป็นเส้นเดียว” เขาอธิบาย
[ที่เกี่ยวข้อง: ภายในกระบวนการพลังงานสูงที่สามารถรีไซเคิลโลหะหายาก ]
แพลตตินัมอาจดูเหมือนสิ่งผิดปกติที่เปล่งประกายในด้านนี้ แต่ Zhu กล่าวว่างานของพวกเขาสามารถแปลเป็นโลหะอื่นๆ ได้เช่นกัน การปรับแต่งเม็ดเหล็ก ทองแดง และอลูมิเนียมจะทำให้โลหะเหล่านั้นมีความทนทานและยืดหยุ่นมากขึ้นในเวลาเดียวกัน
เป็นสิ่งที่นักวิทยาศาสตร์ด้านวัสดุสามารถพิจารณาก้าวไปข้างหน้าได้ “วิศวกรรมโพลีคริสตัลเนื้อละเอียดเช่นนี้เป็นกลยุทธ์ที่สำคัญในการสร้างวัสดุทางวิศวกรรมที่แข็งแรงขึ้น” จูกล่าว
Zhu กล่าวว่าเขาคาดหวังว่าจะพบการเคลื่อนที่ของขอบเกรนในลักษณะนี้ในโลหะส่วนใหญ่ รวมถึงโลหะผสมที่มีอะตอมขององค์ประกอบหลายอย่าง เพื่อยืนยัน นักวิทยาศาสตร์ด้านวัสดุจะต้องซูมเข้าไปที่อะตอมของแต่ละคน โดยศึกษาสิ่งที่ทำให้กายกรรมของอะลูมิเนียมแตกต่างจากการเต้นรำในทองแดงเว็บสล็อตแท้ และ สล็อตแตกง่าย
