为了拍照，市场上最好的数码相机会打开快门大约千分之四秒。
要拍摄原子活动的快照，您需要一个点击速度更快的快门。
现在，科学家们想出了一种方法，可以将快门速度提高到万亿分之一秒，即比数码相机快 2.5 亿倍。 这使得它能够捕获材料科学中非常重要的东西：动态无序。
简而言之，这是指原子簇在一定时期内以特定方式在材料中移动和跳舞，例如由振动或温度变化触发。 这不是我们完全理解的现象，但它对材料的性质和反应至关重要。
新的超高速快门速度系统使我们能够更深入地了解动态紊乱的情况。 研究人员将他们的发明称为可变快门原子对分布函数，简称 vsPDF。
“只有使用这个新的 vsPDF 工具，我们才能真正看到材料的这一面，”说纽约哥伦比亚大学的材料科学家 Simon Billinge。
“通过这项技术，我们将能够观察一种材料，看看哪些原子在跳舞，哪些原子在跳舞。”
更快的快门速度可以捕捉更精确的时间快照，这对于快速移动的物体（例如快速抖动的原子）很有帮助。 例如，在体育比赛的照片中使用低快门速度，最终画面中的球员会变得模糊。
为了实现惊人的快速捕捉，vsPDF 使用中子来测量原子的位置，而不是传统的摄影技术。 可以跟踪中子撞击和穿过材料的方式来测量周围的原子，能量水平的变化相当于快门速度的调整。
快门速度的这些变化以及万亿分之一秒的快门速度都很重要：它们对于从相关但不同的静态无序中挑选出动态无序至关重要——原子上正常的背景抖动不增强材料的功能。
“它为我们提供了一种全新的方法来解开复杂材料中发生的复杂性，以及可以增强其性能的隐藏效应，”说比林吉。
在这种情况下，研究人员将中子相机训练在一种称为碲化锗（GeTe），由于其特殊性质被广泛用于将废热转化为电能，或将电能转化为冷却。
相机显示 GeTe 仍保持晶体结构，一般，在所有温度下。 但在更高的温度下，它表现出更多的动态无序，原子按照与材料自发电极化方向相匹配的梯度将运动交换为热能。
更好地理解这些物理结构可以提高我们对热电工作原理的了解，使我们能够开发更好的材料和设备——例如供电的仪器当没有阳光时漫游车。
通过基于新相机捕获的观察结果的模型，可以提高对这些材料和工艺的科学理解。 然而，要使 vsPDF 成为广泛使用的测试方法，仍有大量工作要做。
“我们预计这里描述的 vsPDF 技术将成为协调能源材料局部结构和平均结构的标准工具，”写研究人员在他们发表的论文中。
该研究发表于自然材料。
