Amorfa material, även kända som icke-kristallina material, kännetecknas av att de saknar en regelbunden, upprepande atomstruktur. Detta gör dem mycket annorlunda från kristallina material, såsom metaller och salter, som har högt ordnade atomarrangemang. Även om amorfa material finns runt omkring oss, från glaset i våra fönster till polymererna i vår plast, förstår vi fortfarande inte helt hur deras atomer packas ihop.
Forskarna använde en nyutvecklad 3D-bildteknik som kallas scanning transmission electron microscopy (STEM) tomografi för att ta bilder av enskilda atomer i ett amorft material. I denna teknik fokuseras en stråle av högenergielektroner på en tunn film av materialet, och de resulterande spridda elektronerna används för att rekonstruera en 3D-bild av atomarrangemangen.
"Utmaningen med dessa typer av material är att vi ofta inte känner till deras kristallstruktur, så vi behöver en metod som gör att vi kan bestämma 3D-fördelningen av atomer i materialet", förklarar professor Hanbin Zhang, huvudförfattare till studien . "STEM-tomografi tillåter oss att göra just det."
Med denna teknik kunde forskarna identifiera två olika typer av atomarrangemang i det amorfa materialet de studerade. En typ av arrangemang kännetecknades av täta kluster av atomer, medan den andra var mer öppen och diffus. Forskarna tror att dessa två typer av arrangemang kan vara ansvariga för materialets unika egenskaper, såsom dess höga hållfasthet och flexibilitet.
Forskarna säger att deras arbete kan ha långtgående konsekvenser för vår förståelse av strukturen hos en mängd olika amorfa material. Detta kan leda till utvecklingen av nya material med förbättrade egenskaper för en mängd olika applikationer, såsom glas, metallegeringar och polymerer.
