Ett team av forskare från AMBER center baserat i Trinity College Dublin, har gjort ett genombrott inom materialdesign - en som utmanar den vanliga uppfattningen om hur de grundläggande byggstenarna i materia går samman för att bilda material.

Professor John Boland, Huvudutredare i AMBER och Trinity's School of Chemistry, forskaren Dr Xiaopu Zhang, med professorerna Adrian Sutton och David Srolovitz från Imperial College London och University of Pennsylvania, har visat att de granulära byggstenarna i koppar aldrig kan passa perfekt ihop, men roteras och orsakar en oväntad nivå av felinriktning och ytråhet. Detta beteende, som tidigare inte upptäcktes, gäller många material utöver koppar och kommer att ha viktiga konsekvenser för hur material används och utformas i framtiden. Forskningen publicerades idag i den prestigefyllda tidskriften, Vetenskap . Intel Corp. Components Research Group samarbetade också om publiceringen.

Elektrisk, termiska och mekaniska egenskaper styrs av hur kornen i ett material är anslutna till varandra. Tills nu, man trodde att spannmål, som består av miljontals atomer, helt enkelt packa ihop som block på en bordsskiva, med små luckor här och där. Professor Boland och hans team har för första gången visat att nanostorlekar i koppar faktiskt lutar upp och ner för att skapa åsar och dalar i materialet. Nanokristallina metaller som koppar används ofta som elektriska kontakter och sammankopplingar i integrerade kretsar. Denna nya förståelse på nanoskala kommer att påverka hur dessa material är utformade, i slutändan möjliggör mer effektiva enheter, genom att minska motståndet mot strömflöde och öka batteriets livslängd i handhållna enheter.

Professor John Boland, Huvudutredare i AMBER och Trinity's School of Chemistry, sa, "Vår forskning har visat att det är omöjligt att bilda perfekt platta nanoskala filmer av koppar och andra metaller. Gränsen mellan kornen i dessa material har alltid antagits vara vinkelrät mot ytan. Våra resultat visar att i många fall föredrar dessa gränser att vara i vinkel, som tvingar kornen att rotera, vilket resulterar i oundviklig grovbearbetning. Detta överraskande resultat förlitade sig på vår användning av skanningstunnelmikroskopi som gjorde att vi för första gången kunde mäta korngränsernas tredimensionella struktur, inklusive de exakta vinklarna mellan intilliggande korn. "

Han lade till, "Mer viktigt, vi har nu en plan för vad som ska hända i ett brett spektrum av material och vi utvecklar strategier för att kontrollera graden av spannmål. Om vi ​​lyckas kommer vi att ha förmågan att manipulera materialegenskaper på en aldrig tidigare skådad nivå, påverkar inte bara konsumentelektronik utan andra områden som medicinska implantat och diagnostik. Denna forskning placerar Irland ännu en gång i spetsen för materialinnovation och design. "