Физики подсмотрели, как атомы собираются в 2D-материалы
Контролировать свойства 2D-материалов можно, если управлять их структурой на этапе синтеза. Теперь физики предложили новый метод наблюдения за сборкой этих материалов, чтобы лучше понять происходящие при этом явления
Двумерные материалы, такие как графен, являются перспективной основой для повышения производительности различных устройств — от вычислительной техники до сенсоров — благодаря своим уникальным свойствам, таким как хорошая проводимость и механическая прочность. Однако для реализации всего потенциала двумерных материалов, их структуру необходимо научиться точно контролировать.
2D-материалы формируются в результате постепенного присоединения отдельных атомов к растущему кластеру на поверхности специальной подложки. Возможность управлять этим процессом позволяет ученым контролировать свойства готовых материалов. Однако для большинства материалов этот процесс происходит так быстро и при таких высоких температурах, что его можно проследить только при помощи моментальных снимков «заморженных» состояний поверхности.
Исследователи из Кембриджского университета придумали способ наблюдать за всем процессом в режиме реального времени, при температурах, сравнимых с используемыми в промышленности. Для этого ученые предложили новый метод, называемый «гелиевым спин-эхом», который имеет сходство с магнито-резонансной томографией (МРТ). В этом методе для освещения наблюдаемого объекта используется пучок атомов гелия, который выполняет функцию источника света в оптических микроскопах.
Чтобы проверить пригодность нового метода для своих целей, ученые снимали атомы кислорода, движущиеся по поверхности металлического рутения. Исследователи зафиксировали спонтанное разрушение и образование кластеров кислорода размером в нескольких атомов, и быстро диффундирующих между кластерами атомов. При помощи новой техники исследователи планируют изучать синтез новых материалов.
Статья опубликована в журнале Physical Review Letters.
