Oak Ridge National Laboratory forskare använde elektronmikroskopi för att dokumentera de "dansande" rörelserna av kiselatomer, bild i vitt, i ett grafenark.
(Phys.org) - Hoppande kiselatomer är stjärnorna i en balett i atomskala som presenteras i en ny Naturkommunikation studie från Department of Energy's Oak Ridge National Laboratory.
ORNL -forskargruppen dokumenterade atomernas unika beteende genom att först fånga grupper av kiselatomer, kända som kluster, i ett en-atom-tjockt kolark som kallas grafen. Kiselklustren, består av sex atomer, fästes på plats av porer i grafenarket, så att teamet direkt kan avbilda materialet med ett elektronmikroskop med överföringsöverföring.
Den "dansande" rörelsen av kiselatomerna, ses i en video nedan, orsakades av energin som överfördes till materialet från elektronstrålen i teamets mikroskop.
"Det är inte första gången människor har sett kiseldelar, "sa medförfattaren Juan Carlos Idrobo." Problemet är när du sätter en elektronstråle på dem, du sätter in energi i klustret och får atomerna att röra sig. Skillnaden med dessa resultat är att förändringen som vi observerade var reversibel. Vi kunde se hur kiselklustret ändrar sin struktur fram och tillbaka genom att ha en av dess atomer att dansa mellan två olika positioner. "
Andra tekniker för att studera kluster är indirekt, säger Jaekwang Lee, första författare till ORNL -studien. "Med den konventionella instrumenten som används för att studera kluster, det är ännu inte möjligt att direkt identifiera den tredimensionella atomstrukturen i klustret, "Sa Lee.
Möjligheten att analysera strukturen hos små kluster är viktig för forskare eftersom denna insikt kan användas för att exakt förstå hur olika atomkonfigurationer styr ett materials egenskaper. Molekyler kan sedan skräddarsys för specifika användningsområden.
"Att fånga atomkluster inuti mönstrade grafen -nanoporer kan potentiellt leda till praktiska tillämpningar inom områden som elektroniska och optoelektroniska enheter, liksom katalys, "Sade Lee." Det skulle vara en ny metod för att justera elektroniska och optiska egenskaper i material. "
ORNL -teamet bekräftade sina experimentella resultat med teoretiska beräkningar, vilket hjälpte till att förklara hur mycket energi som krävdes för att kiselatomen skulle växla fram och tillbaka mellan olika positioner.
