De acordo com um novo estudo publicado na revista científica Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), uma equipe de cientistas conseguiu observar ondas de som se movimentando por meio de um cristal de diamante de apenas um milimetro. Inclusive, o grupo gravou um vídeo do novo método. Veja abaixo!
Realizada na Universidade Técnica da Dinamarca (DTU), a equipe utilizou um instrumento de raio-x que possibilitou capturar as imagens das ondas de som nos pequenos cristais de diamante. Dessa forma, os cientistas observaram como a energia mecânica do som funciona em intervalos de tempo que variam entre picossegundos (um trilionésimo de um segundo) a microssegundos (um milionésimo).
Para conseguir gravar as imagens da velocidade do som no cristal, os pesquisadores construíram um tipo de microscópio de raio-x na extremidade de um laser de elétrons livres de 3 km de comprimento; além disso, foram utilizadas múltiplas lentes para ampliar a imagem. Os feixes do raio-x e do laser óptico emitidos foram 'finos como um fio de cabelo' para oferecer uma melhor precisão na hora da medição.
Os autores precisaram criar um microscópio totalmente do 'zero' para observar as ondas de som no cristal.Fonte: Theodor S. Holstad / DTU
"Queremos ver essas mudanças em 3D, mas até agora não era possível fazê-lo rapidamente e sem danificar os cristais. Nossa nova tecnologia pode realizá-lo de forma mais rápida e não invasiva e funcionará para muitos cristais. Para fazer a imagem da velocidade do som, foi necessário construir um microscópio completamente novo no final de um ‘laser de elétrons livres de raios-X’ (XFEL) de 3 km de comprimento", explica o autor e professor do departamento de física da DTU, Henning Friis Poulsen.
Ondas de som em um cristal de diamante
Os cientistas explicam que os resultados oferecem a possibilidade da investigação de uma ampla gama de fenômenos estruturais ultrarrápidos que até então não podiam ser estudados pela ciência. Por exemplo, futuros estudos poderão compreender melhor os processos de metamateriais, como cristais fotônicos, materiais termoelétricos e outros macios como perileno e perovskitas híbridas.
Após os primeiros testes, a equipe descobriu que foi necessário apenas um único pulso de raio-x com menos de um milésimo de nanossegundo para gerar as imagens. Isso também possibilita novas opções para outros estudos que buscam observar “processos estocásticos e irreversíveis em tempo real”; nestes casos, em uma escala inferior ao limite atual de microssegundos.
“A visualização de processos estruturais em uma escala de tempo inferior a um microssegundo é relevante para a física do estado sólido, ciência dos materiais e geociências. Por exemplo, quando você deseja compreender processos em metamateriais, cristais fotônicos, materiais termoelétricos ou mesmo materiais macios como perileno e perovskitas híbridas. Finalmente, pode ser útil em geociências testar modelos sismológicos de como o som viaja em materiais planetários”, disse o coautor Theodor S. Holstad em comunicado oficial.
Gostou do conteúdo? Fique por dentro dos mais recentes estudos científicos aqui no TecMundo e aproveite para descobrir como uma tecnologia usa ondas sonoras para multiplicar a produção de hidrogênio verde.
Fontes
