Η τεχνική επιτρέπει στους ερευνητές να εξετάσουν τον τρόπο με τον οποίο τα υλικά δεσμεύονται σε ατομικό επίπεδο

Μια ομάδα ερευνητών από το Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνιας, Berkeley, έχει αναπτύξει μια νέα τεχνική που τους επιτρέπει να εξετάσουν πώς τα υλικά δεσμεύονται σε ατομικό επίπεδο. Η τεχνική, που ονομάζεται τομογραφία ανίχνευσης ατόμων (APT) , χρησιμοποιεί μια εστιασμένη δέσμη ιόντων για να αφαιρέσει τα άτομα από ένα δείγμα, ένα κάθε φορά. Τα άτομα στη συνέχεια αναλύονται με ένα φασματόμετρο μάζας, το οποίο καθορίζει τη στοιχειακή τους σύνθεση.

Το APT είναι ένα ισχυρό εργαλείο για τη μελέτη της δομής των υλικών, επειδή επιτρέπει στους ερευνητές να δουν τη διάταξη των ατόμων σε τρεις διαστάσεις. Αυτές οι πληροφορίες μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να κατανοήσουν πώς σχηματίζονται τα υλικά, πώς συμπεριφέρονται υπό διαφορετικές συνθήκες και πώς μπορούν να βελτιωθούν.

Στη μελέτη τους, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν ικανό να εξετάσουν τη σύνδεση μεταξύ των ατόμων σε διάφορα υλικά, συμπεριλαμβανομένων των μετάλλων, των ημιαγωγών και των κεραμικών. Διαπίστωσαν ότι η συγκόλληση μεταξύ των ατόμων είναι συχνά πιο περίπλοκη από ό, τι είχε προηγουμένως θεωρηθεί. Για παράδειγμα, σε ορισμένες περιπτώσεις, τα άτομα βρέθηκαν να συνδέονται μεταξύ τους με τρόπο που δεν προβλέπεται από παραδοσιακά χημικά μοντέλα.

Οι ερευνητές πιστεύουν ότι το APT θα είναι ένα πολύτιμο εργαλείο για την κατανόηση της δομής των υλικών και για την ανάπτυξη νέων υλικών με βελτιωμένες ιδιότητες.

Εδώ είναι μια πιο λεπτομερής εξήγηση για το πώς λειτουργεί το APT:

1. Ένα απότομο ηλεκτρόδιο σχήματος βελόνας τοποθετείται πολύ κοντά στην επιφάνεια του δείγματος.

2. Υψηλή τάση εφαρμόζεται στο ηλεκτρόδιο, το οποίο προκαλεί δημιουργία ισχυρού ηλεκτρικού πεδίου μεταξύ του ηλεκτροδίου και του δείγματος.

3. Το ηλεκτρικό πεδίο προκαλεί ιονισμένα άτομα στην επιφάνεια του δείγματος, πράγμα που σημαίνει ότι χάνουν τα ηλεκτρόνια τους.

4. Τα ιονισμένα άτομα στη συνέχεια επιταχύνονται προς το ηλεκτρόδιο από το ηλεκτρικό πεδίο.

5. Τα επιταχυνόμενα άτομα διέρχονται από ένα μικρό άνοιγμα στο ηλεκτρόδιο και στη συνέχεια ανιχνεύονται με φασματόμετρο μάζας.

6. Το φασματόμετρο μάζας μετρά την αναλογία μάζας προς φόρτιση των ατόμων, η οποία επιτρέπει την προσδιορισμό της στοιχειακής σύνθεσής τους.

Το APT είναι ένα πολύ ισχυρό εργαλείο για τη μελέτη της δομής των υλικών, επειδή επιτρέπει στους ερευνητές να:

* Δείτε τη διάταξη των ατόμων σε τρεις διαστάσεις

* Προσδιορίστε τη στοιχειακή σύνθεση των ατόμων

* Προσδιορίστε ελαττώματα στη δομή των υλικών

Το APT χρησιμοποιείται σε μια μεγάλη ποικιλία πεδίων, συμπεριλαμβανομένης της επιστήμης των υλικών, της χημείας και της βιολογίας.