Científicos capturan el movimiento atómico 4D en un experimento revolucionario

Las observaciones contradicen teorías de larga data sobre cómo los elementos se funden y se congelan.

Un equipo de científicos liderado por UCLA ha capturado el movimiento 4D de los átomos a través del tiempo y el espacio 3D al cambiar de estado.

Los resultados fueron sorprendentes y contradijeron las teorías clásicas sobre la “nucleación”, cuando los átomos comienzan a cambiar de una forma a otra.

La investigación puede resultar valiosa para la creación y el estudio de nuevos materiales, productos químicos y procesos biológicos.

Sobre la base de investigaciones anteriores, el equipo utilizó el último microscopio electrónico 3D de Berkeley Lab para examinar una aleación de hierro-platino cortada en nanopartículas 1/10.000 del ancho de un cabello humano.

Se calentaron a 520 grados centígrados, haciendo que pasen de un estado sólido a otro.

Las imágenes en 3D se capturaron a los 9, 16 y 26 minutos después del calentamiento mientras la muestra se rotaba en el microscopio.

Usando algoritmos especiales, el equipo rastreó los mismos 33 núcleos, de solo 13 átomos de ancho, ubicados en una sola nanopartícula.

“La gente piensa que es difícil encontrar una aguja en un pajar”, dijo Jianwei “John” Miao, profesor de física y astronomía de UCLA, en un comunicado.

“¿Qué tan difícil sería encontrar el mismo átomo en más de un billón de átomos en tres momentos diferentes?”

Como era de esperar, la aleación cambió de un estado ligeramente aleatorio a uno en el que los átomos de platino y hierro se alinearon de forma más clara.

Sin embargo, los científicos observaron que los núcleos formaban formas irregulares en lugar de formas perfectamente redondas predichas por teorías existentes desde hace mucho tiempo.

Además, en lugar de tener bordes afilados como se esperaba, la disposición de los átomos se mezcló más cerca de la superficie.

Si bien es posible que los resultados no parezcan interesantes, es la primera vez que se observa la nucleación en acción.

“La nuclearidad es básicamente un problema sin resolver en muchos campos”, dijo el coautor Peter Ercius.

“Una vez que puedes imaginar algo, puedes empezar a pensar en cómo controlarlo”.

Eso podría llevar a mejores materiales, más fuertes y una comprensión más profunda de las reacciones químicas y biológicas cruciales.

Fuente: Engadget