Quando pensiamo ai collegamenti con il futuro, la transizione globale all'energia solare ed eolica, realtà virtuale tattile o neuroni sintetici:le grandi idee non mancano. Sono i materiali per realizzare le grandi idee:la capacità di produrre le batterie agli ioni di litio, optoelettronica e celle a combustibile a idrogeno, che stanno tra il concetto e la realtà.

Inserisci materiali bidimensionali, l'ultimo passo verso l'innovazione. Composto da un singolo strato di atomi, materiali bidimensionali come il grafene e il fosforene mostrano nuove proprietà con un potenziale di vasta portata. Con una capacità di essere combinata come i mattoncini Lego, questi materiali offrono collegamenti a prodotti futuri, compresi nuovi mezzi per trasmettere potere e persone, con una trasmissione di energia più efficiente, e veicoli a energia solare ed eolica sulle strade e nei cieli.

Uno studio condotto da ricercatori dell'Università della Georgia annuncia il successo nell'uso di una nuova tecnica di nanoimaging che consentirà ai ricercatori di testare e identificare questi materiali in modo completo su scala nanometrica per la prima volta. Ora, c'è un modo per sperimentare nuovi materiali per le nostre grandi idee in un modo davvero, scala davvero ridotta.

"Scienza fondamentale:conducibilità elettrica su piccola scala, emissione di luce, cambiamenti strutturali:avvengono su scala nanometrica, " disse Yohannes Abate, Susan Dasher e Charles Dasher MD Professore di Fisica al Franklin College of Arts and Sciences e autore principale del nuovo documento. "Questo nuovo strumento ci consente di visualizzare tutto questo combinato con una specificità e una risoluzione senza precedenti".

"Poiché non possiamo vedere gli atomi con i metodi tradizionali, avevamo bisogno di inventare nuovi strumenti per visualizzarli, " ha detto. La tecnica di imaging iperspettrale consente agli scienziati di ispezionare le proprietà elettriche, proprietà ottiche, e le proprietà meccaniche alla scala fondamentale delle lunghezze, contemporaneamente.

La ricerca sull'imaging iperspettrale è supportata da sovvenzioni della United States Air Force e della National Science Foundation. I ricercatori hanno creato un foglio spesso un atomo di due tipi di semiconduttori cuciti insieme, simile all'assemblaggio di un Lego atomico, con proprietà non riscontrabili nei tradizionali materiali spessi. Con cristalli dello spessore di un atomo, ogni atomo è letteralmente esposto in superficie, combinando proprietà atomiche che si traducono in nuove proprietà.

"Al centro della scienza dei materiali c'è la necessità di comprendere le proprietà fondamentali dei nuovi materiali, altrimenti è impossibile sfruttare le loro proprietà uniche, " Abate ha detto. "Questa tecnica ci avvicina di un passo alla possibilità di utilizzare questi materiali per una serie di potenziali applicazioni".

Questi includono varie forme di applicazioni elettroniche o sistemi di emissione di luce. Come verificare l'effetto di piccolissimi cambiamenti nella composizione atomica, la conduttività e la risposta alla luce dei materiali di un singolo atomo contemporaneamente è stata la sfida fino ad ora, disse Abate.

Il fisico premio Nobel Richard Feynman, che ha immaginato la nanotecnologia già negli anni '60, predisse che quando gli scienziati divennero in grado di scegliere e sostituire certi tipi di atomi, sarebbero in grado di fabbricare praticamente qualsiasi materiale immaginabile.

"Più di mezzo secolo dopo, non ci siamo ancora, ma dove siamo, possiamo visualizzarli, e su quella scala ci sono nuovi problemi che possono sorgere e dobbiamo comprendere quelle proprietà come parte della comprensione delle proprietà dei materiali su larga scala, prima che possiamo usarli, " ha detto Abate.

Il documento è pubblicato sulla rivista ACS Nano .