Η μελέτη 3D απεικόνισης αποκαλύπτει πώς τα άτομα είναι συσκευασμένα σε άμορφα υλικά

Μια διεθνής ομάδα ερευνητών με επικεφαλής το Πανεπιστήμιο του Τόκιο και το Εθνικό Ινστιτούτο Προηγμένων Βιομηχανικών Επιστημών και Τεχνολογίας (AIST) έχει αναπτύξει μια νέα τεχνική απεικόνισης 3D που αποκαλύπτει πώς τα άτομα είναι συσκευασμένα σε άμορφα υλικά. Η τεχνική, που ονομάζεται Atomic Electron Tomography (AET), χρησιμοποιεί μια δέσμη ηλεκτρονίων υψηλής ενέργειας για να δημιουργήσει έναν 3D χάρτη της ατομικής δομής των υλικών.

Τα άμορφα υλικά, επίσης γνωστά ως μη κρυσταλλικά υλικά, δεν διαθέτουν την τακτική διάταξη των ατόμων που βρίσκονται σε κρυσταλλικά υλικά. Αυτό τους καθιστά δύσκολο να μελετήσουν χρησιμοποιώντας παραδοσιακές τεχνικές απεικόνισης, οι οποίες έχουν σχεδιαστεί για να αποκαλύψουν τη δομή των κρυσταλλικών υλικών.

Η νέα τεχνική AET ξεπερνά αυτές τις προκλήσεις χρησιμοποιώντας μια δέσμη ηλεκτρονίων υψηλής ενέργειας για να διεισδύσει στο υλικό και να δημιουργήσει έναν 3D χάρτη της ατομικής δομής. Η δέσμη ηλεκτρονίων επικεντρώνεται σε ένα πολύ μικρό σημείο, επιτρέποντας στους ερευνητές να επιλύσουν μεμονωμένα άτομα.

Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν AET για να μελετήσουν μια ποικιλία από άμορφα υλικά, συμπεριλαμβανομένων γυαλιών, μεταλλικών κραμάτων και ημιαγωγών. Διαπίστωσαν ότι η ατομική δομή αυτών των υλικών δεν είναι τόσο τυχαία όσο θεωρήθηκε προηγουμένως. Αντ 'αυτού, υπάρχει κάποιος βαθμός σειράς μικρής εμβέλειας ή ομαδοποίησης ατόμων. Αυτή η ομαδοποίηση μπορεί να έχει σημαντικό αντίκτυπο στις ιδιότητες των άμορφων υλικών, όπως η δύναμη, η σκληρότητα και η ηλεκτρική τους αγωγιμότητα.

Η νέα τεχνική AET παρέχει ένα ισχυρό νέο εργαλείο για τη μελέτη της δομής των άμορφων υλικών. Αυτές οι πληροφορίες θα μπορούσαν να οδηγήσουν στην ανάπτυξη νέων υλικών με βελτιωμένες ιδιότητες για μια ποικιλία εφαρμογών.

Η έρευνα δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Nature Materials.