3D-billedundersøgelse afslører, hvordan atomer er pakket i amorfe materialer

Et internationalt team af forskere ledet af University of Tokyo og National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST) har udviklet en ny 3D-billedteknik, der afslører, hvordan atomer er pakket i amorfe materialer. Teknikken, kaldet atomisk elektrontomografi (AET), bruger en højenergielektronstråle til at skabe et 3D-kort over materialers atomare struktur.

Amorfe materialer, også kendt som ikke-krystallinske materialer, mangler det regelmæssige, ordnede arrangement af atomer, der findes i krystallinske materialer. Dette gør dem vanskelige at studere ved hjælp af traditionelle billedbehandlingsteknikker, som er designet til at afsløre strukturen af ​​krystallinske materialer.

Den nye AET-teknik overvinder disse udfordringer ved at bruge en højenergi-elektronstråle til at penetrere materialet og skabe et 3D-kort over atomstrukturen. Elektronstrålen er fokuseret til en meget lille plet, hvilket giver forskerne mulighed for at opløse individuelle atomer.

Forskerne brugte AET til at studere en række amorfe materialer, herunder glas, metallegeringer og halvledere. De fandt ud af, at atomstrukturen af ​​disse materialer ikke er så tilfældig som tidligere antaget. I stedet er der en vis grad af kortrækkende rækkefølge eller clustering af atomer. Denne klyngedannelse kan have en betydelig indvirkning på amorfe materialers egenskaber, såsom deres styrke, hårdhed og elektriske ledningsevne.

Den nye AET-teknik giver et kraftfuldt nyt værktøj til at studere strukturen af ​​amorfe materialer. Disse oplysninger kan føre til udvikling af nye materialer med forbedrede egenskaber til en række forskellige anvendelser.

Forskningen blev offentliggjort i tidsskriftet Nature Materials.