Фізики сфотографували звукові хвилі в кристалах алмазу (відео)

Дослідники використовували вузькоспеціалізовані рентгенівські промені для спостереження за поширенням звукових хвиль в кристалах.

Міжнародна група дослідників під керівництвом Технічного університету Данії використовувала рентгенівську мікроскопію для спостереження за поширенням через кристал алмазу акустичних хвиль розміром в міліметр з точністю до субпікосекунди. Відео показує створення, поширення, розгалуження і розсіювання енергії поздовжніх і поперечних акустичних хвиль в алмазі.

Різні типи звукових хвиль, що поширюються і відбиваються від поверхні кристал

Для візуалізації змін в атомах кристалів з рекордною точністю і деталізацією дослідники створили мікроскоп на кінці «рентгенівського лазера на вільних електронах» (XFEL) довжиною 3 км. Керуючи властивостями лазерів, дослідники домоглися того, що найтонші рентгенівські та оптичні промені зустрілися на зразку монокристалічного алмазу розміром в міліметр з точністю синхронізації менше, ніж наносекунда.

Дисперсія і загасання хвилі в мікросекундних масштабах часу

За допомогою цієї техніки дослідники вивчили різні надшвидкі структурні явища, які довгий час вислизали від спостерігачів. Тверді кристалічні матеріали, такі як метали, кераміка, камені й кістки важко моделювати. Вони складаються із зерен, доменів і дефектів і протистоять безлічі сил, що роблять свій вплив на декількох рівнях. Інше обмеження пов’язане з тимчасовим дозволом.

Дослідники відзначають, що новий метод візуалізації вирішує одночасно проблеми і просторового, і тимчасового розрішення зображень. Висока деталізація допоможе управляти матеріалами і створювати нові поверхні і структури, наприклад, в електронних або фотонних схемах.