Stanford University
Graphic of different silicon phases.

研究人员观察冲击波通过硅旅行

通过使用一种独特的方法,科学足球外围网温迪毛泽东的实验室更多地了解了在巨大压力下所发生的硅。

阿里sundermier,SLAC国足球外围网加速器实验室
时钟2019年3月13日

弹性,对象的反弹回其原始形状的能力,是在固体材料的通用特性。但推得太远时,材料不可恢复的方式改变:橡皮筋扣了一半,金属框架弯曲或熔化,手机屏幕碎裂。

例如,当硅,元素在地壳中丰富,经受极端的热和压力,初始“弹性”冲击波行进穿过所述材料,留下不变,接着是“非弹性”冲击波不可逆变换材料的结构。

采用了全新的技术,研究人员能够直接观看和图像此过程中的第一次。他们惊讶的是,他们发现它载有分以前没有见过一个额外的步骤:第一弹性冲击波通过硅游历之后,第二弹性波出现前的最后一波无弹性改变材料的性能。

他们的研究结果发表在 科学的进步 上个星期。

“我们发现,这种转化是比以前认为的更加细致入微,说:”肖内西布伦南布朗,足球外围官网和研究生研究助理的博士后候选人在能源的SLAC国足球外围网加速器实验室的部门谁领导了分析。 “我们照亮了一个全新的特征的其他材料可能观察到。” 

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通过一个新的镜片观察

除了有助于更深入的了解的硅,也就是在这样的工程,地球物理学和等离子体物理学领域的重要材料,这种新技术点亮为解决其他领域的问题的路径。

“开发平台肖内西也像陨石领域有用的,说:”合着者阿里安娜·格里森 - 霍尔布鲁克,员工科学足球外围网在 足球外围官网材料和能源科学 (SIMES)在SLAC。 “比方说,一个大的金属撞击,像一些行星的残核,打一个类地行星。这种技术将使我们能够放大和空间,通过这种类型的冲击的历史走到回答一些重要问题,如生活如何被传递到一个新的行星或在什么小行星碰撞发生。”

“这几乎就像你有视力模糊了一会儿,”她说,“但后来你把眼镜和世界打开了。我们已经在本文中所做的是提供一个新的镜头对材料的特性。”

追赶浪潮

在SLAC,研究人员可以看到什么是绝对不能使用从超快X射线激光脉冲发生深样品的肚子 直线加速器相干光源 (LCLS),然后使用由散射x射线形成为重建图像中的图案。

在 无论在极端条件下 (MEC)仪器,研究人员击中他们用X射线来观看的材料如何极端热和压力响应之前爆炸与来自第二高功率激光强脉冲样本。在多次实验中,研究人员定位这两个激光器几乎相互平行。这有助于他们了解材料是如何随时间变化,但并没有给他们什么,这些结构转型实际上看起来像一个清晰的画面。

在本文中所使用的技术的一个重要特点是,研究人员把那个曾在以前的文章中使用一种新的激光位置的优势,从第二激光射击脉冲垂直于从LCLS的X射线脉冲。此不同的有利点允许他们观看,因为它们发生,这是他们如何成像第二波穿过硅移动难以捉摸的结构变化到硅。

宽范围的尺度

这个新的实验装置还使研究人员能够放大他们所看到的东西,提高他们的图像的分辨率,并允许他们获得了什么事在硅上广泛的规模,从微观到宏观的整体画面。

跟进,研究人员将实验重复在更极端的条件,并将其应用到更广泛的一类材料,以了解他们是否仍然可以看到这个额外的步骤,这将导致更好地理解材料如何改变。

“这类似于约别人摸大象的不同部位,并试图弄清楚它是什么故事,”布伦南布朗说。 “我们一直在试图理解物质转化的基本过程,而不总是看到全貌。许多科学足球外围网利用巧妙的技术从不同角度探讨这一问题。这个新平台的优点在于它的清晰,直接和范围“。

温迪茂地质科学副教授,是在纸上的合着者。该小组还包括来自纽约的英国大学的研究人员;加州大学伯克利分校的大学;德国电子同步加速器和汉堡大学,无论是在德国。

LCLS是科学用户设施的母鹿办公室。资金由科学能源部办公室提供。

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