විලයන ප්‍රතික්‍රියාකාරකයක් යනු සූර්යයා තුළ සිදුවන ක්‍රියාවලීන්ම අඩංගු චුම්බක බෝතලයකි. ඩියුටීරියම් සහ ට්‍රිටියම් ඉන්ධන හීලියම් අයන, නියුට්‍රෝන සහ තාප වාෂ්ප සාදයි. මෙම උණුසුම්, අයනීකෘත වායුව - ප්ලාස්මා ලෙස හැඳින්වේ - දහනය වන විට, එම තාපය විදුලිය නිපදවන ටර්බයින හැරවීම සඳහා වාෂ්ප සෑදීම සඳහා ජලය වෙත මාරු කරනු ලැබේ. අධි රත් වූ ප්ලාස්මා ප්‍රතික්‍රියාකාරක බිත්තියට සහ ඩිවර්ටරයට නිරන්තර තර්ජනයක් එල්ල කරයි (මෙය ක්‍රියාකාරී ප්‍රතික්‍රියාකාරකයෙන් අපද්‍රව්‍ය ඉවත් කර ප්ලාස්මාව පිළිස්සීමට තරම් උණුසුම්ව තබා ගනී).

බලශක්ති දෙපාර්තමේන්තුවේ ඕක් රිජ් ජාතික රසායනාගාරයේ ද්‍රව්‍ය විද්‍යාඥ චැඩ් පැරිෂ් පැවසුවේ, “අපි ශක්තිමත්, නව ද්‍රව්‍ය නිර්මාණය කිරීමට හැකි වන පරිදි පිරිහීමේ යාන්ත්‍රණ වඩා හොඳින් අවබෝධ කර ගැනීමේ අරමුණින් ප්ලාස්මාවට මුහුණ දෙන ද්‍රව්‍යවල මූලික හැසිරීම තීරණය කිරීමට උත්සාහ කරමු. ඔහු සඟරාවේ අධ්‍යයනයක ජ්‍යෙෂ්ඨ කතුවරයා වේවිද්යාත්මක වාර්තාප්‍රතික්‍රියාකාරකයට අදාළ තත්ත්‍වයන් යටතේ ටංස්ටන් ක්ෂය වීම ගවේශනය කරන ලදී.

ටංස්ටන් සියලුම ලෝහවල ඉහළම ද්රවාංකය ඇති නිසා, එය ප්ලාස්මා මුහුණත ද්රව්ය සඳහා අපේක්ෂකයා වේ. කෙසේ වෙතත්, එහි අස්ථාවරත්වය හේතුවෙන්, වාණිජ බලාගාරයක් බොහෝ විට ටංස්ටන් මිශ්‍ර ලෝහයකින් හෝ සංයුක්තයකින් සාදා ඇත. කෙසේ වෙතත්, ශක්තිජනක පරමාණු බෝම්බ හෙලීම ටංස්ටන් අන්වීක්ෂයට බලපාන ආකාරය ගැන ඉගෙන ගැනීම න්‍යෂ්ටික ද්‍රව්‍ය වැඩිදියුණු කිරීමට ඉංජිනේරුවන්ට උපකාර කරයි.

"විලයන බලාගාරයක් ඇතුළත ඉංජිනේරුවන්ගෙන් ද්‍රව්‍ය සැලසුම් කරන ලෙස ඉල්ලා ඇති වඩාත්ම ම්ලේච්ඡ පරිසරයයි," පැරිෂ් පැවසීය. “එය ජෙට් එන්ජිමක අභ්‍යන්තරයට වඩා නරකයි.”

පර්යේෂකයන් ප්ලාස්මා සහ යන්ත්‍ර සංරචකවල අන්තර්ක්‍රියා අධ්‍යයනය කරමින් සිටින්නේ එවැනි දරුණු මෙහෙයුම් තත්ත්වයන්ට වඩා ගැළපෙන ද්‍රව්‍ය සෑදීම සඳහා ය. බලාගාරවල ඉදිකිරීම් සහ මෙහෙයුම් පිරිවැය කෙරෙහි සැලකිය යුතු බලපෑමක් ඇති වත්මන් සහ නව න්‍යෂ්ටික තාක්ෂණයන් සමඟ ද්‍රව්‍යවල විශ්වසනීයත්වය ප්‍රධාන ගැටලුවකි. එබැවින් දිගු ජීවන චක්‍රවල දෘඪතාව සඳහා ද්‍රව්‍ය ඉංජිනේරු කිරීම ඉතා වැදගත් වේ.

වර්තමාන අධ්‍යයනය සඳහා, සැන් ඩියාගෝ හි කැලිෆෝනියා විශ්ව විද්‍යාලයේ පර්යේෂකයන්, සාමාන්‍ය තත්ව යටතේ විලයන ප්‍රතික්‍රියාකාරකයක් අනුකරණය කරමින් අඩු ශක්තියකින් හීලියම් ප්ලාස්මා සමඟ ටංස්ටන් බෝම්බ හෙලීය. මේ අතර, ORNL හි පර්යේෂකයන්, අසාමාන්‍ය ලෙස විශාල ශක්ති ප්‍රමාණයක් තැන්පත් කළ හැකි ප්ලාස්මා බාධාවක් වැනි දුර්ලභ තත්ව අනුකරණය කරන අධි ශක්ති හීලියම් අයන සමඟින් ටංස්ටන් වලට පහර දීමට බහුආරෝපණ අයන පර්යේෂණ පහසුකම භාවිතා කළහ.

සම්ප්‍රේෂණ ඉලෙක්ට්‍රෝන අන්වීක්ෂය, ස්කෑනිං සම්ප්‍රේෂණ ඉලෙක්ට්‍රෝන අන්වීක්ෂය, ස්කෑනිං ඉලෙක්ට්‍රෝන අන්වීක්ෂය සහ ඉලෙක්ට්‍රෝන නැනෝ ස්ඵටික විද්‍යාව භාවිතා කරමින් විද්‍යාඥයන් ටංස්ටන් ස්ඵටිකයේ බුබුලු පරිණාමය වීම සහ අඩු සහ ඉහළ ශක්ති තත්ත්ව යටතේ "ටෙන්ඩ්‍රිල්ස්" ලෙස හඳුන්වන ව්‍යුහවල හැඩය සහ වර්ධනය සංලක්ෂිත කළහ. ඔවුන් විවිධ තත්ත්‍වයන් යටතේ වර්ධන යාන්ත්‍රණයන් අනුමාන කිරීම සඳහා උසස් ඉලෙක්ට්‍රෝන ස්ඵටික විද්‍යා තාක්‍ෂණයක් වන Precession ඉලෙක්ට්‍රෝන විවර්තනය සඳහා AppFive නම් සමාගමකට සාම්පල යැවීය.

වසර කිහිපයක් පුරා විද්‍යාඥයන් දැන සිටියේ ටංස්ටන් ප්ලාස්මා වලට ප්‍රතිචාර දක්වන්නේ මීටරයක බිලියනයෙන් පංගුවක පරිමාණයෙන් හෝ නැනෝමීටර ප්‍රමාණයේ ස්ඵටික ප්‍රවණතා සෑදීමෙන් බවයි. වත්මන් අධ්‍යයනයෙන් අනාවරණය වී ඇත්තේ අඩු ශක්ති බෝම්බ හෙලීමෙන් නිපදවන ටෙන්ඩ්‍රිල් ඉහළ ශක්ති ප්‍රහාරයකින් නිර්මාණය කරන ලද ඒවාට වඩා සෙමින් වර්ධනය වන, සියුම් සහ සිනිඳු - ඝනත්වයකින් යුත් කාපට් එකක් සාදන බවයි.

ලෝහවල, පරමාණු ඒවා අතර නිර්වචනය කරන ලද අවකාශයන් සහිත පිළිවෙළකට ව්‍යුහාත්මක සැකැස්මක් උපකල්පනය කරයි. පරමාණුවක් විස්ථාපනය වුවහොත්, හිස් අඩවියක් හෝ "පුරප්පාඩුවක්" ඉතිරි වේ. විකිරණ, බිලියඩ් බෝලයක් මෙන්, පරමාණුවක් එහි අඩවියෙන් ඉවත් කර පුරප්පාඩුවක් තැබුවහොත්, එම පරමාණුවට කොහේ හෝ යා යුතුය. එය ස්ඵටිකයේ අනෙකුත් පරමාණු අතර සිරවී අන්තරාලයක් බවට පත් වේ.

සාමාන්‍ය විලයන-ප්‍රතික්‍රියාකාරක ක්‍රියාකාරිත්වය ඉතා අඩු ශක්ති හීලියම් පරමාණුවල ඉහළ ප්‍රවාහයකට අපසරනය නිරාවරණය කරයි. "හීලියම් අයනයක් බිලියඩ් බෝල ඝට්ටනය කිරීමට තරම් තදින් පහර නොදෙන නිසා බුබුලු හෝ වෙනත් දෝෂ සෑදීම ආරම්භ කිරීම සඳහා දැලිස තුලට රිංගා ගත යුතුය," පැරිෂ් පැහැදිලි කළේය.

UT-ORNL ආණ්ඩුකාර පුටුවක් වන බ්‍රයන් වර්ත් වැනි න්‍යායවාදීන් පද්ධතිය ආදර්ශයට ගෙන ඇති අතර බුබුලු සෑදෙන විට දැලිසෙන් විස්ථාපනය වන ද්‍රව්‍ය නැඹුරුවෙහි ගොඩනැඟිලි කොටස් බවට පත්වේ. හීලියම් පරමාණු අහඹු ලෙස දැලිස් වටා සැරිසරන බව පැරිෂ් පැවසීය. ඔවුන් වෙනත් හීලියම් වලට හැප්පිලා එකතු වෙනවා. අවසානයේදී පොකුර ටංස්ටන් පරමාණුවක් එහි අඩවියෙන් ඉවතට ඇද දැමීමට තරම් විශාල වේ.

“බුබුල වැඩෙන සෑම අවස්ථාවකම එය තවත් ටංස්ටන් පරමාණු කිහිපයක් ඔවුන්ගේ වෙබ් අඩවි වලින් ඉවතට තල්ලු කරයි, ඔවුන්ට කොහේ හරි යා යුතුය. ඔවුන් මතුපිටට ආකර්ෂණය වනු ඇත, ”පරිෂ් පැවසීය. "එය, මෙම නැනෝෆස් සෑදෙන යාන්ත්‍රණය බව අපි විශ්වාස කරමු."

පරිගණක විද්‍යාඥයින් සුපිරි පරිගණකවල ද්‍රව්‍ය ඒවායේ පරමාණු මට්ටමින් හෝ නැනෝමීටර ප්‍රමාණයෙන් සහ නැනෝ තත්පර කාල පරිමාණයෙන් අධ්‍යයනය කිරීම සඳහා සමාකරණ ධාවනය කරයි. ප්ලාස්මා වලට දිගු කලක් නිරාවරණය වීමෙන් පසුව, සෙන්ටිමීටර දිග සහ පැය කාල පරිමාණයන් මත ද්‍රව්‍ය කැඩෙන, ඉරිතැලීම් සහ වෙනත් ආකාරයකින් හැසිරෙන ආකාරය ඉංජිනේරුවන් ගවේෂණය කරයි. ද්‍රව්‍යමය පරිහානියේ ප්‍රථම ලක්ෂණ සහ නැනෝටෙන්ද්‍රිල් වර්ධනයේ මුල් අවධීන් අධ්‍යයනය කිරීම සඳහා මෙම දැනුමේ හිඩැස පුරවන ලද පරික්‍ෂණයෙන් "නමුත් ඒ අතර කුඩා විද්‍යාව තිබුණේය" යනුවෙන් පැරිෂ් පැවසීය.

ඉතින් fuzz හොඳද නරකද? "Fuzz හි හානිකර සහ ප්‍රයෝජනවත් ගුණාංග දෙකම තිබිය හැකිය, නමුත් අපි ඒ ගැන වැඩි විස්තර දැන ගන්නා තුරු, හොඳ දේ අවධාරණය කරන අතරම නරක දේ ඉවත් කිරීමට උත්සාහ කිරීමට ද්‍රව්‍ය නිර්මාණය කළ නොහැක," Parish පැවසීය. හොඳ පැත්තක් නම්, නොපැහැදිලි ටංස්ටන් තොග ටංස්ටන් ඉරිතලා යන තාප බරක් ගත හැකි අතර, ඛාදනය තොග ටංස්ටන් වලට වඩා 10 ගුණයකින් නොපැහැදිලි වේ. අවාසිය නම්, ප්ලාස්මා සිසිල් කළ හැකි දූවිලි සාදමින් නැනෝටෙන්ඩ්‍රිල් කැඩී යා හැක. විද්‍යාඥයින්ගේ මීළඟ ඉලක්කය වන්නේ ද්‍රව්‍ය පරිණාමය වන ආකාරය සහ මතුපිටින් නැනෝ අන්තරාලය බිඳ දැමීම කොතරම් පහසුද යන්න ඉගෙන ගැනීමයි.

ORNL හවුල්කරුවන් විසින් ටංස්ටන් හැසිරීම් ආලෝකවත් කරන මෑත ස්කෑනිං ඉලෙක්ට්‍රෝන අන්වීක්ෂ පරීක්ෂණ ප්‍රකාශයට පත් කරන ලදී. එක් අධ්‍යයනයකින් පෙන්නුම් කළේ නැඹුරුව වර්ධනය කිසිදු කැමති දිශානතියකින් සිදු නොවන බවයි. තවත් පරීක්ෂණයකින් හෙළි වූයේ හීලියම් පරමාණු ප්‍රවාහයට ප්ලාස්මා මුහුණත ටංස්ටන්ගේ ප්‍රතිචාරය නැනෝෆස් පමණක් (අඩු ප්‍රවාහයේදී) නැනෝෆස් ප්ලස් බුබුලු (ඉහළ ප්‍රවාහයේදී) දක්වා පරිණාමය වූ බවයි.

වත්මන් පත්‍රිකාවේ මාතෘකාව වන්නේ "හීලියම් නිරාවරණය යටතේ වගා කරන ලද ටංස්ටන් නැනෝටෙන්ද්‍රවල රූප විද්‍යාව" යන්නයි.