För närvarande odlas många (nano)strukturer i lager, den ena ovanför den andra, men deras ordning på atomär skala är i allmänhet långt ifrån perfekt. Forskare från University of Twente har strävat efter en bättre förståelse av dessa processer som på sikt kan leda till mindre, snabbare och överlag bättre nanoteknik och har, i en världsomspännande första observation, upptäckt förstelning i droppblandning. De publicerade nyligen dessa spännande fynd i tidskriften Physical Review Letters .
Smådropparna är sammansatta av en blandning av metallerna platina och germanium och rör sig på ett uppvärmt substrat i värmekällans riktning. Men så fort temperaturen sjunker börjar dropparna sitt unika beteende. Som professionella skidåkare ändrar de plötsligt riktning och gör slalom.
"Med hjälp av ett fotoemissionselektronmikroskop kunde vi filma skidåkningen och visa hela processen att stelna", förklarar Arie van Houselt, motsvarande författare till publikationen.
Skiddropparna bildas vid förvånansvärt höga temperaturer. "Detta händer vid nittio grader över deras eutektiska punkt, vilket är den temperatur vid vilken dessa typer av blandningar fryser. Dropparna stelnar inte alla på en gång. De förlängs först och sedan börjar stelningsprocessen längst ner. På deras gränssnitt med substratet", förklarar Van Houselt.
Detta första solida lager förklarar också skidåkningen. När materialet stelnar får det en nanostruktur som fungerar som ett rutnät som droppen kan röra sig på. Nanostrukturen sänker dropparnas motstånd i en annan riktning. Dropparna utnyttjar detta sänkta motstånd och gör en skarp sväng. De börjar röra sig i denna riktning.
Denna anmärkningsvärda display är inte bara en underhållande prestation på nanoskala. De förhållanden under vilka dessa droppar visar sin extraordinära skidåkning är nära de som finns i tillväxten av många (nano)strukturer, såsom nanotrådar och germanen. Van Houselt säger, "Upptäckter som denna ger ovärderliga insikter i mekanismerna för dessa transformationer, vilket potentiellt öppnar dörrarna för skapandet av felfritt konstruerade datorchips."
Mer information: Bene Poelsema et al, Presolidification in Eutectic Droplets, Physical Review Letters (2023). DOI:10.1103/PhysRevLett.131.106201
Journalinformation: Fysiska granskningsbrev
Tillhandahålls av University of Twente
