Un hilo de investigación llevado a cabo en una colaboración paneuropea liderada por científicos del Departamento de Física Aplicada de la Universidad de Aalto ha arrojado resultados destacados para la microscopía electrónica de grafeno dopado con nitrógeno y nanotubos de carbono.
Un artículo publicado en septiembre en la revista ACS Nano proporciona una descripción atomística detallada del daño inducido por el haz de electrones en estas importantes estructuras mediante la combinación de métodos computacionales avanzados con microscopía electrónica de última generación.
Toma Susi, investigador postdoctoral en el Departamento de Física Aplicada de la Universidad de Aalto, comenzó a estudiar el sistema en 2010 junto con el investigador actual de la Universidad de Viena, Jani Kotakoski.
"Nuestro trabajo comenzó como una reunión casual durante una sesión de pósteres de un taller. Tenía preguntas que Jani podía responder mediante modelos computacionales. La colaboración finalmente creció hasta incluir a 11 autores de cinco países europeos, "cuenta Toma Susi.
Susi y sus colegas investigaron cómo los haces de electrones energéticos utilizados en los microscopios electrónicos de transmisión afectan a los nanomateriales de carbono dopados con átomos de nitrógeno.
"Los microscopios funcionan básicamente con el mismo principio que los microscopios ópticos, pero utilizan ondas de electrones en lugar de luz para la formación de imágenes. Los materiales son interesantes porque tienen perspectivas interesantes para la nanoelectrónica, electrocatálisis libre de metales y detección de gases ".
El enlace atómico exacto de los dopantes afecta en gran medida la modificación resultante de las propiedades del huésped. Los recientes desarrollos de vanguardia en instrumentación han permitido el análisis átomo por átomo e incluso la obtención de imágenes directas de los sitios de nitrógeno en el grafeno. Sin embargo, dado que los electrones llevan impulso, Las colisiones inelásticas pueden conducir a la expulsión de átomos del material objetivo, potencialmente conduciendo a una identificación errónea de las estructuras dopantes no modificadas.
"Lo más emocionante es podríamos visualizar directamente la eyección de átomos de carbono junto a los dopantes y nunca los dopantes en sí mismos, exactamente como predijeron las simulaciones, explica Susi ".
Además de proporcionar una mejor comprensión de la estabilidad de irradiación de estas estructuras, Los resultados muestran que los cambios estructurales no pueden pasarse por alto en la caracterización que utiliza electrones de alta energía. Esta noción aumentará en importancia a medida que los dispositivos se vuelvan más poderosos.
"A pesar de los importantes resultados científicos, la historia de nuestro artículo ilustra bien cómo funciona la colaboración científica. Di una charla en el quinto evento de ScienceSLAM Helsinki sobre la historia del artículo y seguí con una publicación de blog que incluía un análisis de los 720 correos electrónicos intercambiados entre los coautores. Dado que la investigación no estaba directamente relacionada con ningún trabajo de proyecto en particular, también demuestra lo que, en el mejor de los casos, puede conducir un poco de libertad académica y unos recursos bastante modestos. Agradezco a nuestro líder de grupo, el profesor Esko Kauppinen, por apoyar nuestra línea de trabajo ".
