Difta halles tricikli
Satura rādītājs:
Tas ir 4:00, un es esmu apmēram 20 stundas taisni. Balss skaļš trauksmes signāls, kam pievienojas sarkanas mirgojošas gaismas. Nopietna balss paziņo: „Meklēt staciju B. Iziet nekavējoties.” Tā šķiet kā ārkārtas situācija, bet tā nav. Patiesībā trauksme jau ir pagājusi 60 vai 70 reizes. Tas ir brīdinājums, ļaujot ikvienam tuvākajā apkārtnē uzzināt, ka esmu gatavs uzspridzināt lielu jaudu rentgena staru nelielā telpā, kurā ir daudz elektronisko iekārtu un tvaicējošu šķidrā slāpekļa.
Šīs telpas centrā, ko sauc par staciju B, es esmu ievietojis kristālu ne biezāku par cilvēka matiem tiny stikla šķiedras galā. Es esmu sagatavojis desmitiem šo kristālu un mēģinu tos analizēt.
Šie kristāli ir izgatavoti no organiskiem pusvadītāju materiāliem, kurus izmanto, lai izgatavotu datoru mikroshēmas, LED gaismas, viedtālruņu ekrānus un saules paneļus. Es gribu precīzi noskaidrot, kur atrodas katrs kristāla atoms, kā tie ir blīvi iepakoti, un kā viņi savstarpēji mijiedarbojas. Šī informācija man palīdzēs prognozēt, cik labi elektroenerģija ieplūst caur tiem.
Lai redzētu šos atomus un noteiktu to struktūru, man vajag sinhrotrona palīdzību, kas ir milzīgs zinātnisks instruments, kas satur kilometru garu elektronu cilpu, tuvinoties tuvu gaismas ātrumam. Man vajag arī mikroskopu, giroskopu, šķidru slāpekli, mazliet veiksmi, apdāvinātu kolēģi un triciklu.
Kristāla atrašanās vietā
Šī eksperimenta pirmais solis ietver super-tiny kristālu novietošanu uz stikla šķiedras gala. Es izmantoju adatu, lai savāktu to kaudzi kopā uz stikla slaida un novietotu tos zem mikroskopa. Kristāli ir skaisti - krāsaini un neskaidri, kā mazie dārgakmeņi. Es bieži atrodu, ka mikroskopā uzmodinājušas miega trūkuma acis, un fokusējot savu skatienu, pirms sāpīgi saasināju vienu uz stikla šķiedras gala.
Kad es esmu ieguvis šķiedras piestiprināto kristālu, es sāku bieži nomākt uzdevumu centrēt kristālu uz giroskopa galu iekšpusē B. Šī ierīce spin kristālu apkārt, lēnām un nepārtraukti, ļaujot man iegūt X- tā attēlus no visām pusēm.
Tā spins, lai to atdzesētu, tiek izmantots šķidrais slāpekļa tvaiks: Pat istabas temperatūrā atomi vibrē uz priekšu un atpakaļ, tāpēc ir grūti iegūt skaidrus attēlus. Kristāla atdzesēšana līdz mīnus 196 grādiem pēc Celsija, šķidrā slāpekļa temperatūra, padara atomus tik tālu.
Rentgena fotogrāfija
Kad man ir kristāla centrēta un atdzesēta, es aizveru staciju B, un no datora vadības rumbas ārpus tā sprādziena paraugu ar rentgena stariem. Iegūtais attēls, ko sauc par difrakcijas rakstu, tiek parādīts kā spilgti plankumi uz oranža fona.
Tas, ko es daru, nav ļoti atšķirīgs no fotografēšanas ar kameru un zibspuldzi. Es gatavojos nosūtīt gaismas starus objektā un pierakstīt, kā gaisma atlekst no tā. Bet es nevaru izmantot redzamo gaismu atomu fotografēšanai - tie ir pārāk mazi, un gaismas viļņa garumi redzamā spektra daļā ir pārāk lieli. Rentgena stariem ir īsāki viļņa garumi, tāpēc tie diferencēs vai atlēgos atomus.
Tomēr atšķirībā no kameras difrakcijas rentgena stari nevar būt koncentrēti ar vienkāršu objektīvu. Fotogrāfiska attēla vietā savāktie dati ir nesakārtots modelis, kur rentgena stari aizgāja pēc tam, kad viņi atlika atomus savā kristālā. Pilns datu kopums par vienu kristālu ir veidots no šiem attēliem, kas ņemti no jebkura leņķa visā kristālā, kad giroskops to izgriež.
Advanced Math
Mans kolēģis Nicholas DeWeerd sēž tuvumā, analizējot jau savāktos datu kopumus.Viņš ir spējis ignorēt neskaidras trauksmes un mirgojošas gaismas stundām, skatoties uz difrakcijas attēliem savā ekrānā, lai faktiski pārvērstu rentgena attēlus no visām kristāla pusēm attēlā, kurā attēloti kristāli.
Iepriekšējos gados šis process, iespējams, bija veikts ar rūpīgiem aprēķiniem, kas veikti ar rokām, bet tagad viņš izmanto datormodelēšanu, lai visus gabalus ievietotu kopā. Viņš ir mūsu pētniecības grupas neoficiālais eksperts šajā mīkla daļā, un viņš to mīl. "Tas ir kā Ziemassvētki!" Es dzirdu viņu, ka viņš saplūst, kad viņš izspiež caur mirgojošiem difrakcijas paraugu attēliem.
Es smaidīšu pie entuziasma, ko viņš spēja uzturēt tik vēlu naktī, kad aizdedzu sinhronu, lai iegūtu B attēlā redzamos kristāla attēlus. Es turu elpu, jo difrakcijas modeļi no pirmajiem dažiem leņķiem uz ekrāna parādās. Ne visi kristāli izkliedējas, pat ja es visu esmu pilnīgi izveidojis. Bieži vien tas ir tāpēc, ka katrs kristāls sastāv no daudziem mazākiem kristāliem, kas ir iestrēdzis kopā, vai kristāliem, kas satur pārāk daudz piemaisījumu, lai izveidotu atkārtotu kristālisku modeli, ko varam matemātiski atrisināt.
Ja tas nenodrošina skaidrus attēlus, man būs jāsāk no jauna un jāizveido cits. Par laimi, šajā gadījumā pirmie daži attēli, kas parādās, parāda spilgtas, skaidras difrakcijas vietas. Es smaidu un sēdēju, lai savāktu pārējo datu kopu. Tagad, kad žiroskops virpojas un rentgena staru kūlis izplūst, paraugu varu atpūsties.
Es gribētu dzert kādu kafiju, lai saglabātu modrību, bet manas rokas jau krata no kofeīna pārslodzes. Tā vietā es aicinu Nicku: „Es ņemšu kājām.” Es eju pa triciklu grupu, kas sēž tuvumā. Parasti izmanto tikai, lai apietu lielo ēku ar sinhrotronu, un es uzskatu, ka tie ir vienlīdz noderīgi, lai izmisīgi mēģinātu pamosties ar kādu nodarbību.
Kā es braucu, es domāju par kristāliem, kas uzstādīti uz giroskopa. Es pavadīju mēnešus sintezēt to, un drīz es to redzēšu. Ar šo attēlu es sapratīšu, vai tajā izdarītās izmaiņas, kas padara to nedaudz atšķirīgu no citiem materiāliem, ko esmu pagājis pagātnē, ir uzlabojušas to. Ja redzu pierādījumus par labāku iepakošanu vai pastiprinātu starpmolekulāru mijiedarbību, tas varētu nozīmēt, ka molekula ir labs kandidāts testēšanai elektroniskajās ierīcēs.
Izsmelts, bet laimīgs, jo es apkopoju noderīgus datus, es lēnām pedāļu ap cilpu, atzīmējot, ka sinhrotronam ir liels pieprasījums. Kad darbojas sijas līnija, to izmanto 24 stundas diennaktī, tāpēc es strādāju naktī. Man bija laimīgs, lai vispār iegūtu laika nišu. Citās stacijās citi pētnieki, piemēram, mani, strādā vēlu vakarā.
Šis raksts sākotnēji tika publicēts Kerry Rippy sarunā The Conversation. Lasiet oriģinālo rakstu šeit.
Sliktākās filmas, kas izgatavotas no Holivudas melnā saraksta
Vai jūs redzējāt, ka Roberts DeNiro netīrā kā pēdējais nedēļas nogalē kļuva par netīro vecvecāku? Visticamāk ne. DeNiro un Zac Efron kārdinošā komēdija, kurā attēlota filmas veterāns, kurš rāda savu mazdēlu (ko spēlē Efron) viņa bērna dzimumlocekļa laikā bērna kristībās un čukst, „Jauka penis, vai ne?” - bija tikai ...
NASA video piedāvā skaņas, kas nav izgatavotas
Cenšoties paredzēt, cik skaļi ir plānotie eksperimentālie lidaparāti - tagad tikai projektēšanas posmā, NASA ir izstrādājusi datorprogrammu, kas var uzņemties trokšņa profilus un simulēt to, kā viņi skan reālos scenārijos. Jaunais NASA publicētais videoklips šodien parāda "videi draudzīgu aviācijas pr ...
Ziņu avots: jūsu sunim un draugam ir daudz kopīga!
Jūs varat būt pārsteigts par to, cik līdzīgi suņi un draugi var būt. Turpiniet lasīt, lai uzzinātu, kāpēc jūsu draugs ir tik līdzīgs jūsu mazulim!