(PhysOrg.com) - Un equipo de científicos del Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico ha descubierto una nueva forma de acelerar y eliminar átomos de oxígeno de películas delgadas de óxido de calcio. University College de Londres, y la Universidad de Tohoku. Al elegir la longitud de onda láser adecuada, encontraron una manera de eliminar el oxígeno a muchas veces la velocidad del sonido. Los átomos escapan de la superficie de películas nanoestructuradas de óxido de calcio.

Esta investigación tiene implicaciones para la investigación y el desarrollo en fotoquímica, catálisis, y microelectrónica. Fue elegido como portada de La Revista de Química Física C para el 27 de enero 2011.

Centrándose en preguntas nuevas y viejas, La investigación básica nos ayuda a comprender los principios puros de la ciencia y proporciona los componentes básicos para resolver grandes problemas científicos. En esta nueva investigación, un equipo de materiales y físicos teóricos colaboró ​​para responder preguntas sobre cómo obtener un mayor control sobre las estructuras de película delgada. Las películas delgadas son importantes para la investigación en fotoquímica, catálisis, y microelectrónica, y tienen aplicaciones en industrias como la farmacéutica y las tecnologías energéticas.

Este proyecto implica la desorción de átomos neutros de oxígeno a partir de una fina película de óxido de calcio (CaO). La desorción es el proceso de eliminar átomos u otras partículas de una superficie. Al hacer brillar un láser ultravioleta sobre el material de gran superficie, Los átomos neutros de oxígeno se desorben a varias veces la velocidad del sonido.

Los investigadores utilizaron una técnica desarrollada en PNNL llamada deposición balística reactiva para hacer crecer una película nanoestructurada de CaO. Usando pulsos de láser para excitar la película, Los investigadores aplicaron técnicas de tiempo de vuelo para medir la energía cinética y el rendimiento de los átomos de oxígeno desorbidos. Seleccionando la longitud de onda del láser, pudieron producir átomos altamente energéticos a partir de la superficie de la película. La excitación electrónica, conocido como exciton, se forma inicialmente en la masa del material. Los excitones son móviles y pueden transferir energía electrónica a la superficie de la película. Una vez en la superficie, parte de la energía del excitón se canaliza hacia la desorción de átomos neutros de oxígeno a alta velocidad.

Esta investigación muestra que es posible manipular estructuras moleculares particulares en la superficie de un material ajustando la longitud de onda del láser. Este descubrimiento podría ser útil para manipular estructuras superficiales a nivel atómico. La modificación de películas delgadas a una escala muy fina puede permitir a los científicos un mejor control sobre las estructuras de las películas delgadas.

Los investigadores continúan trabajando en el desarrollo y la exploración de otros mecanismos para los procesos de desorción térmica de materiales oxidados.