anisotropía - Anisotropy


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WMAP imagen de los diminutos (extremadamente) anisotropías en la radiación cósmica de fondo

Anisotropía / ˌ æ n ɪ s ɒ t r ə p i / , / ˌ æ n s ɒ t r ə p i / es la propiedad de ser direccionalmente dependiente, lo que implica diferentes propiedades en diferentes direcciones, en oposición a la isotropía . Se puede definir como una diferencia, cuando se mide a lo largo de diferentes ejes, en de un material físicas o propiedades mecánicas ( absorbancia , índice de refracción , la conductividad , resistencia a la tracción , etc.)

Un ejemplo de anisotropía es luz que entra a través de un polarizador . Otra es la madera , que es más fácil de dividir lo largo de su grano que a través de ella.

Campos de interes

Gráficos de computadora

En el campo de los gráficos por ordenador , una superficie cambia anisotrópico en apariencia, ya que gira alrededor de su geométrica normales , como es el caso de terciopelo .

El filtrado anisotrópico (AF) es un método de mejorar la calidad de imagen de texturas en las superficies que están muy lejos y abruptamente en ángulo con respecto al punto de vista. Las técnicas más antiguas, tales como bilineal y el filtrado trilineal , no tienen en cuenta el ángulo de una superficie se ve desde, que puede resultar en aliasing o difuminación de texturas. Mediante la reducción de detalle en una dirección más que otro, estos efectos pueden ser reducidos.

Química

A anisotrópico química filtro , tal como se utiliza para filtrar las partículas, es un filtro con espacios intersticiales cada vez más pequeños en el sentido de la filtración de manera que las proximales regiones filtrar las partículas más grandes y distales regiones eliminar cada vez más partículas más pequeñas, lo que resulta en un mayor flujo a través y más eficiente filtración.

En la espectroscopía de RMN , la orientación de los núcleos con respecto al campo magnético aplicado determina su desplazamiento químico . En este contexto, los sistemas anisotrópicos se refieren a la distribución de los electrones de las moléculas con la densidad anormalmente alta de electrones, como el sistema pi de benceno . Esta densidad de electrones anormal afecta el campo magnético aplicado y hace que el desplazamiento químico observado para cambiar.

En la espectroscopia de fluorescencia , la anisotropía de fluorescencia , calculada a partir de los polarización propiedades de fluorescencia a partir de muestras excita con luz polarizada en un plano, se utiliza, por ejemplo, para determinar la forma de una macromolécula. Mediciones de anisotropía revelan el desplazamiento angular media del fluoróforo que se produce entre la absorción y la posterior emisión de un fotón.

las imágenes del mundo real

Imágenes de un ambiente de gravedad de ruedas o hecho por el hombre son particularmente anisotrópico en el dominio de orientación, con más estructura de imagen situado en orientaciones paralelas con o ortogonal a la dirección de la gravedad (vertical y horizontal).

Física

Una lámpara de plasma que muestra la naturaleza de los plasmas , en este caso, el fenómeno de la "filamentation"

Los físicos de la Universidad de California, Berkeley informaron acerca de su detección de la anisotropía coseno en la radiación cósmica de fondo de microondas en 1977. Su experimento demostró el efecto Doppler causado por el movimiento de la Tierra con respecto a la cuestión inicios del universo , la fuente de la radiación. Anisotropía cósmica también se ha visto en la alineación de ejes de rotación galaxias y los ángulos de polarización de cuásares.

Los físicos utilizan el término anisotropía para describir las propiedades dependientes de la dirección de los materiales. Anisotropía magnética , por ejemplo, se puede producir en un plasma , de manera que su campo magnético está orientado en una dirección preferida. Plasmas también puede mostrar "filamentation" (tal como la observada en un rayo o una lámpara de plasma ) que es direccional.

Un líquido anisotrópico tiene la fluidez de un líquido normal, pero tiene un orden estructural media con respecto al otro a lo largo del eje molecular, a diferencia del agua o cloroformo , que contiene ningún orden estructural de las moléculas. Los cristales líquidos son ejemplos de líquidos anisótropos.

Algunos materiales conducen el calor de una manera que es isótropo, que es independiente de la orientación espacial alrededor de la fuente de calor. La conducción de calor es más comúnmente anisótropa, lo que implica que el modelado geométrico detallada de típicamente diversos materiales que están siendo gestionados térmicamente se requiere. Los materiales utilizados para transferir y rechazar el calor de la fuente de calor en la electrónica son a menudo anisotrópica.

Muchos cristales son anisotrópicas a la luz ( "anisotropía óptica"), y presentan propiedades tales como la birrefringencia . Crystal óptica describe propagación de la luz en estos medios. Un "eje de anisotropía" se define como el eje largo de la cual isotropía se rompe (o un eje de simetría, como normal a las capas cristalinas). Algunos materiales pueden tener múltiples dichos ejes ópticos .

Geofísica y geología

Anisotropía sísmica es la variación de la velocidad de propagación sísmica con dirección. Anisotropía sísmica es un indicador de orden de largo alcance en un material, donde las características más pequeña que la sísmica de longitud de onda (por ejemplo, cristales, grietas, poros, capas o inclusiones) tienen una alineación dominante. Esta alineación conduce a una variación direccional de elasticidad velocidad de propagación. La medición de los efectos de la anisotropía en los datos sísmicos puede proporcionar información importante acerca de los procesos y la mineralogía en la Tierra; de hecho, la anisotropía sísmica significativa se ha detectado en la de la Tierra corteza , manto y núcleo interno .

Geológicas formaciones con capas distintas de sedimentaria material puede exhibir anisotropía eléctrica; conductividad eléctrica en una dirección (por ejemplo paralelo a una capa), es diferente de la de otro (por ejemplo perpendicular a una capa). Esta propiedad se utiliza en el gas y la exploración de petróleo industria para identificar hidrocarburo arenas -bearing en secuencias de arena y esquisto . Activos de hidrocarburos Sand-cojinete tienen alta resistividad (baja conductividad), mientras que las pizarras tienen baja resistividad. Evaluación de formaciones instrumentos miden esta conductividad / resistividad y los resultados se utilizan para ayudar a encontrar petróleo y gas en los pozos.

La conductividad hidráulica de los acuíferos es a menudo anisotrópico por la misma razón. En el cálculo de flujo de aguas subterráneas a los desagües o para pozos , la diferencia entre la permeabilidad horizontal y vertical debe tenerse en cuenta, de lo contrario los resultados pueden estar sujetos a error.

Más comunes que forman rocas minerales son anisotrópicas, incluyendo el cuarzo y feldespato . Anisotropía en minerales se ve más fiable en sus propiedades ópticas . Un ejemplo de un mineral isotrópico es granate .

acústica médicos

Anisotropía es también una propiedad bien conocida en imágenes de ultrasonido médico que describe una resultante diferente ecogenicidad de los tejidos blandos, tales como tendones, cuando se cambia el ángulo del transductor. Fibras del tendón aparecen hiperecoico (brillante) cuando el transductor es perpendicular al tendón, pero pueden aparecer hipoecoica (más oscuro) cuando el transductor está en ángulo oblicuo. Esto puede ser una fuente de error de interpretación para los profesionales sin experiencia.

ciencia de los materiales e ingeniería

Anisotropía, en la ciencia de los materiales, es la dependencia direccional de un material de una propiedad física. La mayoría de los materiales presentan un comportamiento anisotrópico. Un ejemplo podría ser la dependencia de módulo de Young en la dirección de la carga. En tal caso anisotropía podría efectivamente mide directamente de su tensor rigidez independientemente de su origen, que puede ser, por ejemplo su textura, la aleatoriedad de la composición o defectos internos. Textura patrones se producen a menudo durante la fabricación del material. En el caso de la laminación, "largueros" de textura se producen en la dirección de laminado, que puede conducir a muy diferentes propiedades en la rodadura y direcciones transversales. Algunos materiales, tales como madera y reforzados con fibra de materiales compuestos son muy anisotrópico, siendo mucho más fuerte a lo largo del grano / fibra que a través de ella. Metales y aleaciones tienden a ser más isótropo, aunque a veces pueden mostrar un comportamiento anisotrópico significativa. Esto es especialmente importante en los procesos tales como la embutición profunda .

La madera es un naturalmente anisotrópico (pero a menudo simplificado para ser transversalmente isotrópico material). Sus propiedades varían ampliamente cuando se mide con o contra el grano crecimiento. Por ejemplo, la fuerza y la dureza de la madera es diferente para la misma muestra se mide en diferentes orientaciones.

En la mecánica de Continuum Materiales, isotropía y la anisotropía se describen rigurosamente a través del grupo de simetría de la relación constitutiva.

microfabricación

Técnicas de grabado anisotrópico (tales como grabado iónico reactivo profundo ) se utilizan en los procesos de microfabricación para crear características microscópicas bien definidas con una alta relación de aspecto . Estas características se utilizan comúnmente en MEMS y microfluídicos dispositivos, donde se necesita la anisotropía de las características para impartir propiedades ópticas, eléctricas o físicas deseadas al dispositivo. Grabado anisotrópico también puede referirse a ciertos agentes de ataque químicos utilizados para grabar un material determinado preferentemente sobre determinados planos cristalográficos (por ejemplo, KOH grabado de silicio [100] produce estructuras piramidales-like)

neurociencia

Tensor de difusión es un MRI técnica que consiste en la medición de la anisotropía fraccional del movimiento aleatorio ( movimiento browniano ) de moléculas de agua en el cerebro. Las moléculas de agua situadas en tractos de fibras son más propensos a ser anisotrópico, ya que está restringido en su movimiento (que se mueven más en la dimensión paralela al tracto de fibra en lugar de en las dos dimensiones ortogonales a ella), mientras que las moléculas de agua dispersadas en el resto del cerebro tienen movimiento menos restringido y por lo tanto mostrar más isotropía. Esta diferencia en la anisotropía fraccional es explotada para crear un mapa de las zonas de la fibra en el cerebro de la persona.

transferencia de radiación atmosférica

Radiance campos (ver BRDF ) de una superficie reflectante con frecuencia no son isotrópicas en la naturaleza. Esto hace que los cálculos de la energía total que se refleja de cualquier escena de una cantidad difícil de calcular. En teledetección aplicaciones, las funciones de anisotropía se pueden derivar para escenas específicas, lo que simplifica enormemente el cálculo de la reflectancia neta o (de este modo) la red de irradiancia de una escena. Por ejemplo, dejar que el BRDF sea donde 'i' denota dirección incidente y 'v' denota la dirección de visualización (como si de un satélite u otro instrumento). Y sea P el albedo planar, que representa la reflectancia total de la escena.

Es de interés debido a que, con el conocimiento de la función de anisotropía como se define, una medición de la BRDF de un simple efecto de visión (por ejemplo, ) proporciona una medida de la escena reflectancia total (planar Albedo) para que la geometría incidente específico (por ejemplo, ) .

Ver también

referencias

enlaces externos