Как расположены атомы

Ученые из Национального института стандартов и технологий (NST), Университета штата Северная Каролина и Национальной лаборатории Оук-Ридж (ORNL) обнаружили новый подход к определению характеристик материалов с использованием байесовских статистических методов. Это может привести к разработке новых материалов для использования в различных приложениях, таких как электроника, транспортные средства и нанотехнологии.

Исследование было опубликовано в журнале Nature Scientific reports. Он озаглавлен "Использование байесовского вывода при уточнении кристаллографической структуры с помощью полнопрофильного дифракционного анализа". Исследованием руководили Крис Фанчер, исследователь-постдокторант в штате Северная Каролина, и Чжэнь Хан, бывший аспирант в штате Северная Каролина. Среди соавторов - Кэтрин Пейдж из ORNL, Игорь Левин из NIST, Ральф Смит, заслуженный профессор математики в штате Северная Каролина и Брайан Райх, адъюнкт-профессор статистики в штате Северная Каролина.

Джейкоб Джонс, соавтор исследования и профессор материаловедения и инженерии в штате Северная Каролина, заявил, что они хотят понять кристаллографическую структуру материалов. Это включает в себя расположение атомов в матрице материала, чтобы у них была основа для понимания того, как эта структура влияет на характеристики материала. "Это принципиально новое достижение, которое поможет нам разрабатывать новые материалы, которые можно использовать во всем - от производства до электроники, транспортных средств и нанотехнологий", - сказал профессор Дж. Джонс.

Кристаллографическая структура - это изображение упорядоченного расположения атомов, ионов или молекул в кристаллическом материале. Упорядоченные структуры возникают из внутренней природы целостных частиц для формирования симметричных структур, которые повторяются вдоль основных направлений трехмерного пространства в материи. Эта структура и симметрия определяют многие физические свойства, которые включают электронную зонную структуру, расщепление и оптическую прозрачность.

Чтобы понять кристаллографическую структуру материала, исследователи должны исследовать образец материала с фотонами, электронами или другими субатомными частицами. Они должны использовать технологию, известную как источник расщепляющихся нейтронов в ORNL или усовершенствованный источник фотонов в Аргоннской национальной лаборатории. Затем они могут измерять угол и энергию этих частиц, когда они рассеиваются материалом.

Исследователи также использовали байесовскую статистику, чтобы по-новому и более полно охарактеризовать материалы. Профессор. Джонс сказал, что этот подход позволит им анализировать данные из широкого спектра методов определения характеристик материалов. К ним относятся все формы масс-спектрометрии, спектроскопия и все виды материи.