Gli scienziati del laboratorio Ames hanno osservato che gli atomi di piombo si muovono inaspettatamente collettivamente su una superficie piombo-silicio per formare nanostrutture in modo esplosivo, tutto a basse temperature. L'area mostrata qui è circa un ventesimo della larghezza di un capello umano.
"Il libro di testo diceva che dovremmo vedere lentamente, graduale e casuale. Ma cosa abbiamo visto? BOOM! Veloce, esplosivo e organizzato!" ha detto Michael Tringides, fisico presso l'Ames Laboratory del Dipartimento di Energia degli Stati Uniti e professore di fisica e astronomia alla Iowa State University.
Tringides sta parlando dell'insolito movimento atomico che ha visto quando hanno lasciato cadere alcune migliaia di atomi di piombo su un appartamento, superficie liscia piombo-silicio, tutto a basse temperature, e guardò un'area appena un ventesimo della larghezza di un capello umano.
Ciò che gli scienziati del Laboratorio di Ames si aspettavano di vedere era una "diffusione casuale":atomi che si aggiravano, sembra che non abbiano idea di dove stanno andando, dove sono stati, o che qualche altro atomo sia vicino a loro. Tipicamente, gli atomi alla fine si incontrano e creano piccole strutture.
"Anziché, abbiamo visto atomi che sono molto concentrati e lavorano bene insieme per creare rapidamente minuscole nanostrutture di piombo, " disse Tringide. "Quel tipo di 'diffusione collettiva, ' è davvero l'eccezione alla regola nel movimento degli atomi. Più, siamo rimasti sorpresi dalla velocità con cui le strutture cristalline ben organizzate nucleano a temperature così fredde, dove il movimento è tipicamente lento."
Il collettivo, la rapida diffusione osservata dal team di Tringides potrebbe rappresentare un nuovo modo per crescere perfetti, minuscole nanostrutture metalliche.
"Se siamo in grado di realizzare un oggetto di piombo su nanoscala così velocemente, forse possiamo creare altri oggetti in questo modo." ha detto Tringides. "Comprendere la scienza di base di come funzionano i materiali a queste nanoscale può essere la chiave per creare nanotransistor, nanointerruttori e nanomagneti più piccoli, più veloce e affidabile."
Il team di ricerca di Tringides è specializzato nella misurazione di come gli atomi si muovono sulle superfici, rivelando attraverso la microscopia a scansione a effetto tunnel come iniziano a formarsi le strutture più piccole. Negli ultimi anni, hanno usato la loro esperienza per rispondere a domande fondamentali sui materiali, come le terre rare, grafene e pellicole metalliche, che sono importanti per le tecnologie energetiche verdi.
Questa ricerca, che è apparso in Lettere di revisione fisica , è supportato dal Dipartimento di Energia degli Stati Uniti Office of Science.
