Vid första ögonkastet, det verkar som om miljarder blyatomer på ett mystiskt sätt har försvunnit. När den utsätts för värme, ett lager bly belagt på en nickelyta blir nästan osynligt från ett ögonblick till ett annat. I verkligheten, den minsta störningen gör att dessa atomer plötsligt byter från en bred "plat pannkaka"-form till en kompakt halvklot. Detta anmärkningsvärda fenomen avslöjades först av forskare vid University of Twentes MESA+ Institute for Nanotechnology, som sedan dess har publicerat sina resultat i Fysiska granskningsbrev .
En blybeläggning på en nickelyta har ovanliga elektroniska egenskaper som gör att den bildar platta "pannkakor", som består av miljarder atomer ordnade i en kristallin struktur. Dessa "pannkakor" av fast bly är kvantmekaniskt stabiliserade och bara ett par dussin atomer tjocka. När den utsätts för gradvis uppvärmning, ingenting förändras till en början. Vid cirka 520 Kelvin (247 grader Celsius), dock, blybeläggningen verkar plötsligt försvinna helt. Inom loppet av några millisekunder, bly "skivorna" förvandlas till halvklot med en radie (eller "höjd") på några mikrometer. Intressant, allt detta sker vid en temperatur under blyets smältpunkt. Hemisfärerna, för, består av fast bly. Så ingen massa har gått förlorad, materialet har helt enkelt fått en annan rumslig konfiguration.
Tekniken som används av forskarna för att observera denna process är känd som Low Energy Electron Microscopy (LEEM). Det finns bara ett fåtal sådana mikroskop, men två har nyligen installerats i Nederländerna. De är designade för att bombardera ytor med lågenergielektroner. Detta gör dem särskilt väl lämpade för att göra noggranna observationer av ytfenomen och händelser i tunna filmer.
Den abrupta förvandlingen från platt till sfärisk kan förklaras i termer av den mest energimässigt gynnsamma formen. Ur denna synvinkel, halvklot gör mycket mer effektiv användning av ytor, medan pannkakor inte är särskilt stabila. Det har nyligen skett en massiv expansion i vår förståelse av atomära processer ända ner till nivån för enskilda atomer, underlättas av experimentella tekniker som Scanning Tunneling Microscopy (STM), tillsammans med nyutvecklade teorier. Ändå, vi kan inte redogöra för den rena hastigheten med vilken denna övergång sker.
När du överför en tvådimensionell flisa till en tredimensionell halvklot, det är möjligt att beräkna höjden på den senare strukturen. För det här syftet, flisan antas vara cirkulär till formen.
Dock, denna nyligen upptäckta supersnabba övergång från två till tre dimensioner är baserad på ett delikat samspel mellan flera atomer, ett slags gruppprocess. I deras publicerade artikel, dessa forskare från Twente uttrycker uppfattningen att en mer detaljerad förklaring av den mycket snabba övergången från platt till sfärisk endast kommer att vara möjlig när vi har en bättre grundläggande teoretisk förståelse av fenomen på mesonivå. LEEM kan användas för att göra direkta observationer av nya fenomen på meso-skala, därigenom genererar data som är avgörande för vår kunskap om detta område. Vikten av dessa resultat är att de kommer att ge oss en djupare förståelse av stabiliteten hos nanostrukturer.
Artikeln med titeln "Anomalous decay of electronically stabilized lead mesas on Ni(111)" av Tjeerd Bollmann, Raoul van Gastel, Harold Zandvliet och Bene Poelsema har publicerats i Fysiska granskningsbrev . I september, Tjeerd Bollmann försvarade framgångsrikt sin doktorsavhandling med titeln "Escape from Flatland", som handledes av prof. Bene Poelsema (UT) och prof. Joost Frenken (UL).
