Физики подсмотрели, как атомы собираются в 2D-материалы
Двумерные материалы, такие как графен, являются перспективной основой для повышения производительности различных устройств — от вычислительной техники до сенсоров — благодаря своим уникальным свойствам, таким как хорошая проводимость и механическая прочность. Однако для реализации всего потенциала двумерных материалов, их структуру необходимо научиться точно контролировать.
2D-материалы формируются в результате постепенного присоединения отдельных атомов к растущему кластеру на поверхности специальной подложки. Возможность управлять этим процессом позволяет ученым контролировать свойства готовых материалов. Однако для большинства материалов этот процесс происходит так быстро и при таких высоких температурах, что его можно проследить только при помощи моментальных снимков «заморженных» состояний поверхности.
Исследователи из Кембриджского университета придумали способ наблюдать за всем процессом в режиме реального времени, при температурах, сравнимых с используемыми в промышленности. Для этого ученые предложили новый метод, называемый «гелиевым спин-эхом», который имеет сходство с магнито-резонансной томографией (МРТ). В этом методе для освещения наблюдаемого объекта используется пучок атомов гелия, который выполняет функцию источника света в оптических микроскопах.
Чтобы проверить пригодность нового метода для своих целей, ученые снимали атомы кислорода, движущиеся по поверхности металлического рутения. Исследователи зафиксировали спонтанное разрушение и образование кластеров кислорода размером в нескольких атомов, и быстро диффундирующих между кластерами атомов. При помощи новой техники исследователи планируют изучать синтез новых материалов.
Статья опубликована в журнале Physical Review Letters.
Контролировать свойства 2D-материалов можно, если управлять их структурой на этапе синтеза. Теперь физики предложили новый метод наблюдения за сборкой этих материалов, чтобы лучше понять происходящие при этом явления