Fysiker vid University of York, arbetar med forskare vid University of Birmingham och Genoa, har utvecklat ny teknik för att studera atomvibrationer i små partiklar, avslöjar en mer exakt bild av strukturen hos atomkluster där ytatomer vibrerar mer intensivt än inre atomer.

Med hjälp av ny datorteknik baserad på spelautomater, forskare kunde använda en kombination av molekylär dynamik och kvantmekaniska beräkningar för att simulera elektronmikroskopi av guldpartiklar. Genom att modellera atomvibrationerna för enskilda atomer i sådana kluster realistiskt, yttre atomer på strukturens yta kan 'ses' vibrera mer än inre atomer. Forskningen publiceras i det senaste numret av Fysiska granskningsbrev .

För närvarande, elektronmikroskopi tillåter endast forskare att uppskatta den genomsnittliga positionen för atomer i en tredimensionell struktur. Denna nya teknik innebär att, för första gången, skillnaden i individuell atomrörelse kan också övervägas, möjliggör mer exakta mätningar av en atoms position och vibrationer i små partikelstrukturer.

Denna nya utveckling banar väg för ett nytt område för dynamiska studier av positionsberoende av atomvibrationer i små partiklar, och kommer sannolikt också att gynna den katalytiska studien av partiklar. Richard Aveyard, Postdoktoral forskningsassistent vid Institutionen för fysik i York, sade:"Vårt arbete belyser det värdefulla bidrag som beräkningssimuleringar kan ha inom elektronmikroskopi:ju fler detaljer vi kan lägga in i våra simuleringar, desto mer detaljer kan vi extrahera från experiment. "

Professor Jun Yuan, från York's Department of Physics, tillade:"Vårt arbete kan redan förklara de numeriska avvikelserna i befintliga experimentella data. Vi tror att det också kommer att leda till nya experiment med fokus på atomernas dynamiska egenskaper vid nanostrukturer, tillåter oss att förstå bidraget från de tidigare lite sonderade dynamiska strukturstudierna av atomkluster, mot de fysiska egenskaperna, såsom katalytiska relativiteter. "