تا حالا برات پیش اومده فکر کنی اتم‌ها که همیشه تو کتابا و تصویرای علمی خیلی آروم و ثابت نشونشون میدن، واقعاً چجوری حرکت میکنن؟ خب، حالا یه خبر داغ برات دارم! دانشمندای دانشگاه مریلند، به رهبری خانم ییچائو ژانگ، اولین فیلمِ واقعی از حرکت اتم‌ها رو ضبط کردن، اونم با جزئیاتی که واقعاً باورت نمیشه.
اصل ماجرا اینه که اونا تونستن لرزش‌های اتمی که بر اثر گرما پیش میان رو توی زمان واقعی به تصویر بکشن؛ یعنی یه جوری که تا الان اصلاً نتونسته بودن ببینن. این موفقیت با یه روش تصویربرداری نو به اسم electron ptychography به‌دست اومده. حالا این چی هست؟ electron ptychography یه نوع تصویرسازی فوق‌پیشرفته با الکترونه که می‌تونه خیلی دقیق‌تر از روش‌های معمولی جزئیات رو نشون بده؛ اینجوری بگم، زیر ذره‌بینش حتی تا رزولوشن کمتر از ۱۵ پیکومتر رو هم واضح می‌بینه! فکر کن، ۱۵ پیکومتر یعنی یه چیز فوق‌العاده ریز که حتی اتم‌ها هم قشنگ توی اون دیده می‌شن.
نکته جالب اینه که ژانگ و گروهش تونستن برای اولین بار تصویری واقعی از چیزی به اسم moiré phason بگیرن. خب moiré phason چیه؟ بذار ساده بگم: اگه دوتا لایه اتمی رو یه کم نسبت به هم بچرخونی، لرزش‌های خیلی عجیب و هماهنگی بینشون به وجود میاد که اسمش همینه. این لرزش‌ها تا حالا فقط تو تئوری‌ها بودن و کسی مستقیم ندیده بودشون. حالا دیگه تصویرشون رو هم داریم!
اصلاً کل قضیه یه جور باز کردن رمز حرکت مخفی اتم‌هاست. همون‌طور که ژانگ خودش گفته: “این کار مثل رمزگشایی یه زبان پنهان برای حرکت اتم‌هاست!” حالا دیگه دانشمندها می‌تونن خیلی راحت‌تر برن سراغ اسرار پنهان فیزیک مواد دو‌بعدی و کشفیات جدیدی رو رقم بزنن. مواد دو‌بعدی با اون ساختار خیلی نازکشون (به ضخامت فقط چندتا اتم!) این روزا همه توجه‌ها رو به خودشون جلب کردن؛ چون می‌تونن پایه کلی از وسیله‌های الکترونیکی و کوانتومی نسل بعد باشن، اونم به خاطر ویژگی‌های عجیب و غریب فیزیکی‌شون.
تا قبل از این، کسی دقیق نمی‌دونست حرارت و گرما توی این مواد باریکه، چجوری انتقال پیدا می‌کنه، چون ابزار مناسبی برای دیدن این ریزه‌کاری‌ها نداشتن. ولی با این پیشرفت جدید، الان عملاً دارن این اتفاقات رو جلوی چشمشون می‌بینن. این روش جدید فقط یه پیشرفت تکنیکی نیست، بلکه می‌تونه پایه کلی پژوهش‌های آینده در زمینه کنترل خواص گرمایی، الکترونیکی و حتی اپتیکی (یعنی نوری) در مقیاس نانو بشه. نانو یعنی اندازه‌هایی در حد میلیاردیم متر! خیلی ریز، نه؟
حالا چیکار میشه کرد؟ مثلاً می‌تونن بررسی کنن اگه توی این مواد دو‌بعدی یه نقص (یعنی ایراد یا آدمیزادوار بگیم: نقطه ضعف ساختاری) یا مرز بین دوتا ماده مختلف باشه، رفتار حرارتی چه تغییری می‌کنه. این خودش یه گام خیلی مهمه واسه طراحی مواد با خواص سفارشی؛ یعنی دیگه محدود به همون چیزایی که طبیعت داده نباشیم!
این کنترلی که دانشمندا الآن پیدا کردن، میشه کلید ساخت چیپ‌های فوق کم مصرف، سنسورهای فوق ریز (مقیاس نانو) و حتی پیشرفت تو رایانش کوانتومی. مثلاً quantum computing یعنی همون کامپیوترهایی که با قوانین عجیب دنیای کوانتوم کار میکنن و سرعتشون با کامپیوترای معمولی قابل مقایسه نیست.
حالا که موفق شدن moiré phasonها رو به چشم ببینن، دیگه فقط به ساختار فکر نمی‌کنن، بلکه خودِ حرکت اتم‌ها هم جزئی از طراحی مواد آینده خواهد بود! خلاصه، این تیم کاری کرد که راه برای یه عالمه اختراع و پیشرفت تو دنیای فناوری باز بشه.
اگه دلت می‌خواد اصل خبر رو بخونی، مقاله‌ش تو تاریخ ۲۴ جولای تو مجله Science چاپ شده. به نظرم بعد از این هم خیلی خبرهای خفن از این تیم و تکنولوژی‌های مشابه خواهیم شنید! عجیب نیست این‌که همین ذره‌های ریز، زندگی ما رو متحول میکنن؟
منبع: +
