Ett team av forskare ledda av forskare vid det amerikanska energidepartementets (DOE) Argonne National Laboratory har utvecklat en ny bildteknik som låter dem se hur mekanisk skada börjar i molekylär skala. Tekniken, som kallas högupplöst scanning probe microscopy (SPM), kan avbilda material med oöverträffad upplösning, vilket gör att forskare kan se enskilda atomer och molekyler.

SPM fungerar genom att skanna en skarp spets över ytan av ett material. När spetsen rör sig interagerar den med atomerna och molekylerna på ytan, vilket får dem att vibrera. Vibrationerna detekteras av spetsen, som sedan används för att skapa en bild av ytan.

Forskarna använde SPM för att avbilda ytan på en metallegering som hade utsatts för mekanisk påfrestning. De fann att spänningen hade fått atomerna i legeringen att ordna om sig själva och bildat små sprickor och defekter. Dessa sprickor och defekter kan så småningom leda till att materialet går sönder.

Forskarna säger att SPM kan användas för att studera en mängd olika material, inklusive metaller, keramik, polymerer och biologiska material. Tekniken skulle kunna användas för att utveckla nya material som är mer motståndskraftiga mot mekaniska skador och för att förbättra prestandan hos befintliga material.

"SPM är ett kraftfullt nytt verktyg som låter oss se hur mekanisk skada börjar i molekylär skala", säger Argonne materialforskare Dr. Amitesh Paul, som ledde forskargruppen. "Denna information kan användas för att utveckla nya material som är mer motståndskraftiga mot skador och för att förbättra prestandan hos befintliga material."

Forskargruppens resultat publicerades i tidskriften Nature Communications.

Finansiering för forskningen tillhandahölls av DOE:s Office of Science och National Science Foundation.