大數(shù)據(jù)技術(shù)揭示了通用材料以前未知的功能

當科學家和工程師發(fā)現(xiàn)優(yōu)化現(xiàn)有材料的新方法時，就為創(chuàng)新鋪平了道路，使我們的電話，計算機到醫(yī)療設(shè)備的所有組件都變得更小，更快，更高效。

根據(jù)《自然》雜志NPG亞洲材料雜志今天發(fā)表的研究報告，由倫斯勒理工學院材料科學與工程學副教授埃德溫·福騰(Edwin Fohtung)領(lǐng)導的一組研究人員找到了一種新的方法，該方法可以通過釋放能夠使眾多從生物傳感器到量子計算的各種應(yīng)用。

他們證明，當鎳被制成極小的單晶納米線并受到機械能時，會產(chǎn)生巨大的磁場，這種現(xiàn)象被稱為巨磁致伸縮。

相反，如果將磁場施加到材料，則其中的原子將改變形狀。這種位移可以被用來收集能量。Fohtung說，該特性對于數(shù)據(jù)存儲和數(shù)據(jù)收集(甚至是生物傳感器)都非常有用。盡管鎳是一種常見的材料，但是在這些領(lǐng)域中鎳的前景從未被人知道。

Fohtung說：“想象一下，建立一個具有大面積納米線的系統(tǒng)。您可以將其置于外部磁場中，它將收獲非常大量的機械能，但它會非常小。”

研究人員通過一種稱為無透鏡顯微鏡的技術(shù)發(fā)現(xiàn)了這種獨特的特性，該技術(shù)中使用同步加速器收集衍射數(shù)據(jù)。然后將該數(shù)據(jù)插入計算機算法，以產(chǎn)生電子密度和原子位移的3D圖像。

Fohtung說，使用大數(shù)據(jù)方法，該技術(shù)可以產(chǎn)生比傳統(tǒng)顯微鏡更好的圖像，從而為研究人員提供更多信息。它將計算和實驗物理學與材料科學相結(jié)合，這是他在多個專業(yè)領(lǐng)域的交集。

Fohtung說：“這種方法能夠看到很小的物體，并發(fā)現(xiàn)我們從未想到的關(guān)于這些材料及其用途的東西。” “如果使用透鏡，則只能看到可見的物體。它取決于透鏡的尺寸，透鏡的性質(zhì)，透鏡的曲率。沒有透鏡，我們的分辨率僅受輻射波長的限制。 ”。

Fohtung使用相同的技術(shù)表明六價鐵酸鋇(一種常用于磁帶，CD和計算機組件的通用且豐富的材料)具有自發(fā)性的磁極化和電極化，當暴露于電場時會發(fā)生自發(fā)的極化和極化。該特性稱為鐵電特性，可用于快速寫入，節(jié)電和數(shù)據(jù)存儲。這些發(fā)現(xiàn)最近發(fā)表在《物理評論》 B上。

Fohtung認為，無透鏡研究物質(zhì)的方法將使研究人員能夠進一步了解固態(tài)材料，例如技術(shù)設(shè)備中使用的那些材料。它甚至可以使人們對人體組織和細胞有更深入的了解，使用這種技術(shù)可以在更自然的棲息地中進行觀察。

Fohtung說：“令我如此激動的是未來的潛力。現(xiàn)有的材料太多了，我們只是無法理解其潛在的應(yīng)用。”