A prima vista, sembra che miliardi di atomi di piombo siano misteriosamente scomparsi. Quando esposto al calore, uno strato di piombo rivestito su una superficie di nichel diventa quasi invisibile da un momento all'altro. In realtà, il minimo disturbo fa sì che questi atomi passino improvvisamente da un'ampia forma a "pancake piatto" a un emisfero compatto. Questo straordinario fenomeno è stato rivelato per la prima volta dai ricercatori del MESA+ Institute for Nanotechnology dell'Università di Twente, che da allora hanno pubblicato i loro risultati in Lettere di revisione fisica .
Un rivestimento di piombo su una superficie di nichel ha proprietà elettroniche insolite che lo fanno formare "pancake" piatti, costituito da miliardi di atomi disposti in una struttura cristallina. Questi "pancake" di piombo solido sono stabilizzati meccanicamente quantisticamente e hanno uno spessore di appena un paio di dozzine di atomi. Se esposto a un riscaldamento graduale, non cambia molto all'inizio. A circa 520 Kelvin (247 gradi Celsius), però, il rivestimento di piombo sembra improvvisamente scomparire completamente. Nello spazio di pochi millisecondi, le "schegge" di piombo si trasformano in emisferi con raggio (o "altezza") di pochi micrometri. interessante, il tutto avviene ad una temperatura inferiore al punto di fusione del piombo. Gli emisferi, pure, sono costituiti da piombo solido. Quindi nessuna massa è stata persa, il materiale ha semplicemente assunto una diversa configurazione spaziale.
La tecnica utilizzata dai ricercatori per osservare questo processo è nota come microscopia elettronica a bassa energia (LEEM). Esistono solo pochi microscopi di questo tipo, ma due sono stati recentemente installati nei Paesi Bassi. Sono progettati per bombardare le superfici con elettroni a bassa energia. Ciò li rende particolarmente adatti per effettuare osservazioni accurate di fenomeni ed eventi superficiali in film sottili.
La brusca trasformazione da piatta a sferica può essere spiegata nei termini della forma energeticamente più favorevole. Da questo punto di vista, gli emisferi fanno un uso molto più efficace delle superfici, mentre i pancake non sono molto stabili. Di recente c'è stata una massiccia espansione nella nostra comprensione dei processi atomici fino al livello dei singoli atomi, facilitato da tecniche sperimentali come Scanning Tunneling Microscopy (STM), insieme a teorie di nuova concezione. Comunque, non possiamo spiegare la velocità con cui avviene questa transizione.
Quando si traspone un frammento bidimensionale in un emisfero tridimensionale, è possibile calcolare l'altezza di quest'ultima struttura. Per questo scopo, si presume che il nastro sia di forma circolare.
Però, questa transizione superveloce scoperta di recente da due a tre dimensioni si basa su una delicata interazione tra diversi atomi, una sorta di processo di gruppo. Nel loro articolo pubblicato, questi ricercatori di Twente esprimono l'opinione che una spiegazione più dettagliata della rapidissima transizione da piatto a sferico sarà possibile solo quando avremo una migliore comprensione teorica fondamentale dei fenomeni di meso-livello. LEEM può essere utilizzato per effettuare osservazioni dirette di nuovi fenomeni alla mesoscala, generando così dati cruciali per la nostra conoscenza di questo campo. L'importanza di questi risultati è che ci daranno una comprensione più profonda della stabilità delle nanostrutture.
L'articolo intitolato "Decadimento anomalo di mesas di piombo stabilizzate elettronicamente su Ni(111)" di Tjeerd Bollmann, Raoul van Gastel, Harold Zandvliet e Bene Poelsema è stato pubblicato su Lettere di revisione fisica . Questo settembre, Tjeerd Bollmann ha difeso con successo la sua tesi di dottorato intitolata "Escape from Flatland", che è stato supervisionato dal Prof. Bene Poelsema (UT) e dal Prof. Joost Frenken (UL).
