Eksplosiv atombevægelse er et nyt vindue til voksende metal nanostrukturer

"Lærebogen sagde, at vi skulle se langsomt, gradvist og tilfældigt. Men hvad så vi? BOM! Hurtig, eksplosiv og organiseret!" sagde Michael Tringides, fysiker ved U.S. Department of Energy's Ames Laboratory og professor i fysik og astronomi ved Iowa State University.

Tringides taler om den usædvanlige atombevægelse, han så, da de tabte et par tusinde blyatomer på en flad, glat bly-på-silicium overflade, alt ved lave temperaturer, og så på et område, der kun er en tyvendedel af bredden af ​​et menneskehår.

Hvad Ames Laboratory-forskerne forventede at se var "random-walk diffusion":atomer, der fræser rundt, ser ud som om de ikke aner hvor de skal hen, hvor de har været, eller at nogen andre atomer er i nærheden af ​​dem. Typisk, atomerne løber til sidst ind i hinanden og skaber små strukturer.

"I stedet, vi så atomer, der er meget fokuserede og arbejder godt sammen for hurtigt at skabe små bly-nanostrukturer, sagde Tringides. Den slags 'kollektiv spredning, ' er virkelig undtagelsen fra reglen i atombevægelse. Plus, vi blev overraskede over, hvor hurtigt velorganiserede krystalstrukturer dannes ved så kolde temperaturer, hvor bevægelsen typisk er langsom."

Kollektivet, hurtig spredning observeret af Tringides' team kunne repræsentere en ny måde at vokse perfekt på, små metal nanostrukturer.

"Hvis vi er i stand til at lave et blyobjekt i nanoskala så hurtigt, vi kan måske skabe andre objekter på denne måde." sagde Tringides. "At forstå den grundlæggende videnskab om, hvordan materialer fungerer på disse nanoskalaer, kan være nøglen til at lave nanotransistorer, nanoswitches og nanomagneter mindre, hurtigere og pålideligt."

Tringides' forskerhold har specialiseret sig i at måle, hvordan atomer bevæger sig på overflader, afslører gennem scanning tunnelmikroskopi, hvordan de mindste strukturer begynder at dannes. I løbet af de sidste mange år, de har brugt deres ekspertise til at besvare grundlæggende spørgsmål om materialer, såsom sjældne jordarter, grafen og metalliske film, som er vigtige for grønne energiteknologier.

Denne forskning, som dukkede op i Fysiske anmeldelsesbreve , er støttet af US Department of Energy Office of Science.