I ricercatori dell'Oak Ridge National Laboratory hanno utilizzato la microscopia elettronica per documentare i movimenti "danzanti" degli atomi di silicio, raffigurato in bianco, in un foglio di grafene.
(Phys.org) — Gli atomi di silicio che saltano sono i protagonisti di un balletto su scala atomica presentato in un nuovo Comunicazioni sulla natura studio dell'Oak Ridge National Laboratory del Dipartimento di Energia.
Il team di ricerca dell'ORNL ha documentato il comportamento unico degli atomi intrappolando prima gruppi di atomi di silicio, conosciuti come grappoli, in un foglio di carbonio dello spessore di un atomo chiamato grafene. I cluster di silicio, composto da sei atomi, sono stati fissati in posizione da pori nel foglio di grafene, consentendo al team di visualizzare direttamente il materiale con un microscopio elettronico a trasmissione a scansione.
Il movimento "danzante" degli atomi di silicio, visto in un video qui sotto, è stato causato dall'energia trasferita al materiale dal fascio di elettroni del microscopio del team.
"Non è la prima volta che le persone vedono ammassi di silicio, " ha detto il coautore Juan Carlos Idrobo. "Il problema è quando si mette un fascio di elettroni su di loro, inserisci energia nel cluster e fai muovere gli atomi. La differenza con questi risultati è che il cambiamento che abbiamo osservato era reversibile. Siamo stati in grado di vedere come il cluster di silicio cambia la sua struttura avanti e indietro facendo "danzare" uno dei suoi atomi tra due diverse posizioni".
Altre tecniche per studiare i cluster sono indirette, dice Jaekwang Lee, primo autore dello studio ORNL. "Con la strumentazione convenzionale utilizzata per studiare i cluster, non è ancora possibile identificare direttamente la struttura atomica tridimensionale dell'ammasso, " ha detto Lee.
La capacità di analizzare la struttura di piccoli ammassi è importante per gli scienziati perché questa intuizione può essere utilizzata per comprendere con precisione come le diverse configurazioni atomiche controllano le proprietà di un materiale. Le molecole potrebbero quindi essere adattate per usi specifici.
"Catturare cluster atomici all'interno di nanopori di grafene modellati potrebbe potenzialmente portare ad applicazioni pratiche in aree come dispositivi elettronici e optoelettronici, così come la catalisi, "Ha detto Lee. "Sarebbe un nuovo approccio alla messa a punto delle proprietà elettroniche e ottiche nei materiali".
Il team ORNL ha confermato i suoi risultati sperimentali con calcoli teorici, che ha aiutato a spiegare quanta energia fosse necessaria all'atomo di silicio per passare avanti e indietro tra le diverse posizioni.
