Ett internationellt team av forskare under ledning av Tokyos universitet och National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST) har utvecklat en ny 3D-bildteknik som avslöjar hur atomer packas i amorfa material. Tekniken, som kallas atomelektrontomografi (AET), använder en högenergielektronstråle för att skapa en 3D-karta över atomstrukturen hos material.

Amorfa material, även kända som icke-kristallina material, saknar det regelbundna, ordnade arrangemanget av atomer som finns i kristallina material. Detta gör dem svåra att studera med traditionella bildtekniker, som är utformade för att avslöja strukturen hos kristallina material.

Den nya AET-tekniken övervinner dessa utmaningar genom att använda en högenergielektronstråle för att penetrera materialet och skapa en 3D-karta över atomstrukturen. Elektronstrålen är fokuserad till en mycket liten fläck, vilket gör att forskarna kan lösa enskilda atomer.

Forskarna använde AET för att studera en mängd olika amorfa material, inklusive glas, metallegeringar och halvledare. De fann att atomstrukturen hos dessa material inte är så slumpmässig som man tidigare trott. Istället finns det en viss grad av kortdistansordning, eller klustring, av atomer. Denna klustring kan ha en betydande inverkan på egenskaperna hos amorfa material, såsom deras styrka, hårdhet och elektriska ledningsförmåga.

Den nya AET-tekniken ger ett kraftfullt nytt verktyg för att studera strukturen hos amorfa material. Denna information kan leda till utvecklingen av nya material med förbättrade egenskaper för en mängd olika tillämpningar.

Forskningen publicerades i tidskriften Nature Materials.