Forscher der UNSW und der University of Cambridge haben eine neue Methode entwickelt, um das Rauschen von Nanorissen in Materialien zu messen. Das Rauschen entsteht durch die Bewegung von Atomen auf nanostrukturierten Oberflächen, wenn Materialien sich verformen. Es folgt universellen Skalierungsregeln. Die Forscher nutzten die SPM-Nanoindentation, um das Rauschen in einzelnen nanoskaligen Merkmalen von Materialien zu messen, wie beispielsweise Domänenwänden in Ferroelektrika. Diese Methode ermöglicht es, spezifische nanoskalige Merkmale vor der Indentation zu identifizieren, was neue Studien ermöglicht, die zuvor nicht möglich waren. Die Forscher wandten diese Methode an, um Domänenwände zu untersuchen und stellten fest, dass die kritischen Exponenten für Rutschvorgänge an diesen Merkmalen verändert waren. Die Studie legt nahe, dass die Rauschmikroskopie neue Möglichkeiten bietet, nanoskalige Merkmale in verschiedenen Materialsystemen zu verstehen und zu untersuchen.
Einführung
In einer bahnbrechenden Forschungsstudie haben Wissenschaftler der UNSW und der University of Cambridge eine revolutionäre Methode zur Messung von Rissgeräuschen im Nanobereich entwickelt. Diese Rissgeräusche entstehen durch die Bewegung von Atomen im Nanobereich, wenn Materialien verformt werden, und folgen universellen Skalierungsregeln. Durch die Anwendung einer Technik namens SPM-Nanoindentation konnten die Forscher diese Rissgeräusche in einzelnen nanoskaligen Merkmalen von Materialien messen. Dadurch wird die Identifizierung und Untersuchung spezifischer nanoskaliger Merkmale vor der Einschnürung ermöglicht.
Verständnis der Rissgeräusche im Nanobereich
Rissgeräusche im Nanobereich entstehen durch die Bewegung von Atomen innerhalb von Materialien bei Verformungen. Dieses Phänomen folgt universellen Skalierungsregeln und liefert wertvolle Erkenntnisse über das Verhalten von Materialien auf nanoskaliger Ebene.
Universelle Skalierungsregeln
Rissgeräusche werden durch universelle Skalierungsregeln charakterisiert, was bedeutet, dass bestimmte Muster und Verhaltensweisen unabhängig vom untersuchten Material auftreten. Diese Skalierungsregeln ermöglichen es Forschern, Verallgemeinerungen und Vorhersagen über das Verhalten von nanoskaligen Merkmalen in verschiedenen Materialsystmen zu treffen.
Die Rolle der SPM-Nanoindentation
Die Forscher nutzten eine Technik namens SPM-Nanoindentation, um Rissgeräusche in einzelnen nanoskaligen Merkmalen von Materialien zu messen. Diese Technik beinhaltet die Verwendung eines Rasterkraftmikroskops (SPM), um kontrollierte Einschnürungen auf der Oberfläche des Materials durchzuführen. Dadurch wird eine präzise Messung der Reaktion des Materials ermöglicht und die Identifizierung spezifischer nanoskaliger Merkmale ermöglicht.
Räumlich aufgelöste Messungen
Die SPM-Nanoindentation ermöglicht räumlich aufgelöste Messungen von Rissgeräuschen, indem spezifische nanoskalige Merkmale von Interesse eingeschnürt werden. Diese präzise Messungstechnik bietet eine überlegene Genauigkeit und Auflösung, sodass Forscher nanoskalige Merkmale untersuchen können, die zuvor unzugänglich waren.
Anwendungen und Fortschritte
Die neue Methode zur Messung von Rissgeräuschen eröffnet eine Vielzahl von Möglichkeiten zur Untersuchung und zum Verständnis von nanoskaligen Merkmalen in verschiedenen Materialsystemen. Die Forscher nutzten diese Methode, um Domainwände in Ferroelektrika zu untersuchen und stellten fest, dass die kritischen Exponenten für Lawinen an diesen Merkmalen verändert waren.
Untersuchung von Domainwänden
Insbesondere wurden Domainwände in Ferroelektrika mithilfe der Methode zur Messung von Rissgeräuschen untersucht. Durch das Einschnüren einzelner Domainwände konnten Forscher die einzigartigen Verhaltensweisen und Eigenschaften dieser nanoskaligen Merkmale identifizieren und analysieren.
Veränderte kritische Exponenten
Durch die Messung von Rissgeräuschen stellten die Forscher fest, dass sich die kritischen Exponenten für Lawinen an Domainwänden in Ferroelektrika veränderten. Diese Entdeckung deutet darauf hin, dass Domainwände eine wichtige Rolle im mechanischen Verhalten dieser Materialien spielen und unterstreicht die Bedeutung der Untersuchung von nanoskaligen Merkmalen.
Schlussfolgerung
Die Entwicklung der Methode zur Messung von Rissgeräuschen mithilfe der SPM-Nanoindentation eröffnet neue Möglichkeiten für die Untersuchung von nanoskaligen Merkmalen in verschiedenen Materialsystemen. Durch die präzise Messung und Analyse von Rissgeräuschen auf nanoskaliger Ebene können die Forscher ein tieferes Verständnis des Materialverhaltens gewinnen und möglicherweise neue Anwendungen und Fortschritte in Materialwissenschaft und -technik erschließen.
