Bestemmelse af formerne på atomklynger

For store til at blive klassificeret som molekyler, men for lille til at være faste stoffer, atomklynger kan variere i størrelse fra et par dusin til flere hundrede atomer. Strukturerne kan bruges til en bred vifte af applikationer, hvilket kræver et detaljeret kendskab til deres former. Disse er lette at beskrive ved hjælp af matematik i nogle tilfælde; mens i andre, deres morfologier er langt mere uregelmæssige. Imidlertid, nuværende modeller ignorerer typisk dette detaljeringsniveau; ofte definere klynger som simple kugleformede strukturer.

I forskning offentliggjort i European Physical Journal B , José M. Cabrera-Trujillo og kolleger ved det autonome universitet i San Luis Potosí i Mexico foreslår en ny metode til at identificere atomklyngers morfologier. De har nu bekræftet, at nogle klyngers karakteristiske geometriske former, såvel som uregelmæssigheden af ​​amorfe strukturer, kan fuldt ud identificeres matematisk.

Indsigten indsamlet af Cabrera-Trujillos team kan gøre det lettere for forskere at konstruere atomklynger til specifikke applikationer. Disse kunne omfatte nanopartikler indeholdende to forskellige metaller, som er yderst effektive til at katalysere kemiske reaktioner. Deres opdaterede metoder gav nye måder at bestemme de strukturelle egenskaber af klynger på, de måder, hvorpå de omdanner energi til forskellige former, og de potentielle kræfter mellem atomer. Teknikken var også i stand til at skelne de omgivende miljøer af atomer i kernerne af klynger, og på deres overflader. Ultimativt, dette gjorde det muligt for forskerne at skelne mellem karakteristiske former, inklusive icosaeder, oktaeder, og simple pandekager. De var også i stand til at identificere amorfe former, som ikke indeholder nogen mærkbar matematisk rækkefølge.

Cabrera-Trujillo og hans kolleger opnåede dette ved at genoverveje, hvordan simuleringer skulle identificere krystalstrukturerne i klynger. De beviste derefter effektiviteten af ​​deres teknik ved at definere de forskellige former for guld-kobber nanolegeringer indeholdende mellem 38 og 933 atomer. Den opdaterede teknik kunne nu hjælpe forskere til mere effektivt at vurdere, hvor ordnede eller uordnede atomklynger er. Dette kan potentielt tillade mere udbredte applikationer i fremtiden.