Teknik giver forskere mulighed for at undersøge, hvordan materialer binder på atomniveau

Et team af forskere fra University of California, Berkeley, har udviklet en ny teknik, der giver dem mulighed for at undersøge, hvordan materialer binder sig på atomniveau. Teknikken, kaldet atom probe tomography (APT) , bruger en fokuseret stråle af ioner til at fjerne atomer fra en prøve, én ad gangen. Atomerne analyseres derefter med et massespektrometer, som bestemmer deres grundstofsammensætning.

APT er et kraftfuldt værktøj til at studere strukturen af ​​materialer, fordi det giver forskere mulighed for at se arrangementet af atomer i tre dimensioner. Denne information kan bruges til at forstå, hvordan materialer dannes, hvordan de opfører sig under forskellige forhold, og hvordan de kan forbedres.

I deres undersøgelse brugte forskerne APT til at undersøge bindingen mellem atomer i en række forskellige materialer, herunder metaller, halvledere og keramik. De fandt ud af, at bindingen mellem atomer ofte er mere kompleks end tidligere antaget. For eksempel blev atomer i nogle tilfælde fundet at være bundet til hinanden på en måde, som ikke var forudsagt af traditionelle kemiske modeller.

Forskerne mener, at APT vil være et værdifuldt værktøj til at forstå materialers struktur og til at udvikle nye materialer med forbedrede egenskaber.

Her er en mere detaljeret forklaring på, hvordan APT virker:

1. En skarp nåleformet elektrode placeres meget tæt på overfladen af ​​prøven.

2. Der påføres en høj spænding på elektroden, som forårsager, at der dannes et stærkt elektrisk felt mellem elektroden og prøven.

3. Det elektriske felt får atomer på overfladen af ​​prøven til at blive ioniseret, hvilket betyder, at de mister deres elektroner.

4. De ioniserede atomer accelereres derefter mod elektroden af ​​det elektriske felt.

5. De accelererede atomer passerer gennem en lille åbning i elektroden og detekteres derefter af et massespektrometer.

6. Massespektrometeret måler atomernes masse-til-ladning-forhold, hvilket gør det muligt at bestemme deres grundstofsammensætning.

APT er et meget kraftfuldt værktøj til at studere strukturen af ​​materialer, fordi det giver forskere mulighed for at:

* Se arrangementet af atomer i tre dimensioner

* Bestem grundstofsammensætningen af ​​atomer

* Identificere fejl i strukturen af ​​materialer

APT bruges inden for en lang række områder, herunder materialevidenskab, kemi og biologi.