• Home
  • Química
  • Astronomía
  • Energía
  • Naturaleza
  • Biología
  • Física
  • Electrónica
  • Seguir átomos en tiempo real podría conducir a un mejor diseño de materiales

    Crédito:CC0 Public Domain

    Los investigadores han utilizado una técnica similar a la resonancia magnética para seguir el movimiento de átomos individuales en tiempo real a medida que se agrupan para formar materiales bidimensionales. que son de una sola capa atómica de espesor.

    Los resultados, reportado en la revista Cartas de revisión física , podría utilizarse para diseñar nuevos tipos de materiales y dispositivos de tecnología cuántica. Los investigadores, de la Universidad de Cambridge, capturó el movimiento de los átomos a velocidades que son ocho órdenes de magnitud demasiado rápidas para los microscopios convencionales.

    Materiales bidimensionales, como el grafeno, tienen el potencial de mejorar el rendimiento de los dispositivos nuevos y existentes, por sus propiedades únicas, como una conductividad y resistencia excepcionales. Los materiales bidimensionales tienen una amplia gama de aplicaciones potenciales, desde la biodetección y la administración de fármacos hasta la información cuántica y la computación cuántica. Sin embargo, para que los materiales bidimensionales alcancen su máximo potencial, sus propiedades deben perfeccionarse mediante un proceso de crecimiento controlado.

    Estos materiales normalmente se forman cuando los átomos "saltan" sobre un sustrato de soporte hasta que se adhieren a un grupo en crecimiento. Poder monitorear este proceso les da a los científicos un control mucho mayor sobre los materiales terminados. Sin embargo, para la mayoría de los materiales, este proceso ocurre tan rápido y a temperaturas tan altas que solo se puede seguir usando instantáneas de una superficie congelada, capturando un solo momento en lugar de todo el proceso.

    Ahora, investigadores de la Universidad de Cambridge han seguido todo el proceso en tiempo real, a temperaturas comparables a las utilizadas en la industria.

    Los investigadores utilizaron una técnica conocida como 'eco de espín de helio', que se ha desarrollado en Cambridge durante los últimos 15 años. La técnica tiene similitudes con la resonancia magnética (MRI), pero usa un haz de átomos de helio para 'iluminar' una superficie objetivo, similar a las fuentes de luz en los microscopios cotidianos.

    "Con esta técnica, podemos hacer experimentos similares a resonancias magnéticas sobre la marcha a medida que los átomos se dispersan, "dijo el Dr. Nadav Avidor del Laboratorio Cavendish de Cambridge, el autor principal del artículo. "Si piensa en una fuente de luz que ilumina con fotones una muestra, mientras esos fotones vuelven a tu ojo, puedes ver lo que sucede en la muestra ".

    Sin embargo, en lugar de fotones, Avidor y sus colegas usan átomos de helio para observar lo que sucede en la superficie de la muestra. La interacción del helio con los átomos de la superficie permite inferir el movimiento de las especies de la superficie.

    Usando una muestra de prueba de átomos de oxígeno que se mueven sobre la superficie del metal rutenio, los investigadores registraron la ruptura espontánea y la formación de grupos de oxígeno, solo unos pocos átomos de tamaño, y los átomos que se difunden rápidamente entre los grupos.

    "Esta técnica no es nueva, pero nunca se ha usado de esta manera para medir el crecimiento de un material bidimensional, "dijo Avidor." Si miras hacia atrás en la historia de la espectroscopia, las sondas basadas en luz revolucionaron la forma en que vemos el mundo, y el siguiente paso, sondas basadas en electrones, nos permitió ver aún más.

    "Ahora vamos un paso más allá de eso, a sondas basadas en átomos, permitiéndonos observar más fenómenos a escala atómica. Además de su utilidad en el diseño y fabricación de futuros materiales y dispositivos, Estoy emocionado de saber qué más podremos ver ".


    © Ciencia https://es.scienceaq.com