(Phys.org) —Los átomos de silicio saltarines son las estrellas de un ballet a escala atómica presentado en un nuevo Comunicaciones de la naturaleza estudio del Laboratorio Nacional Oak Ridge del Departamento de Energía.

El equipo de investigación de ORNL documentó el comportamiento único de los átomos atrapando primero grupos de átomos de silicio, conocidos como clústeres, en una hoja de carbono de un solo átomo de espesor llamada grafeno. Los racimos de silicio, compuesto por seis átomos, estaban fijados en su lugar por poros en la hoja de grafeno, permitiendo al equipo obtener imágenes directamente del material con un microscopio electrónico de transmisión de barrido.

El movimiento "danzante" de los átomos de silicio, visto en un video a continuación, fue causado por la energía transferida al material desde el haz de electrones del microscopio del equipo.

"No es la primera vez que la gente ve grupos de silicio, ", dijo el coautor Juan Carlos Idrobo." El problema es cuando les pones un haz de electrones, insertas energía en el cúmulo y haces que los átomos se muevan. La diferencia con estos resultados es que el cambio que observamos fue reversible. Pudimos ver cómo el cúmulo de silicio cambia su estructura de un lado a otro al tener uno de sus átomos 'bailando' entre dos posiciones diferentes ".

Otras técnicas para estudiar conglomerados son indirectas, dice Jaekwang Lee, primer autor del estudio ORNL. "Con la instrumentación convencional utilizada para estudiar clústeres, todavía no es posible identificar directamente la estructura atómica tridimensional del cúmulo, "Dijo Lee.

La capacidad de analizar la estructura de pequeños grupos es importante para los científicos porque esta información se puede utilizar para comprender con precisión cómo las diferentes configuraciones atómicas controlan las propiedades de un material. Luego, las moléculas podrían adaptarse para usos específicos.

"La captura de cúmulos atómicos dentro de nanoporos de grafeno con patrones podría conducir a aplicaciones prácticas en áreas como dispositivos electrónicos y optoelectrónicos, así como la catálisis, ", Dijo Lee." Sería un nuevo enfoque para ajustar las propiedades ópticas y electrónicas de los materiales ".

El equipo de ORNL confirmó sus hallazgos experimentales con cálculos teóricos, lo que ayudó a explicar cuánta energía se requería para que el átomo de silicio cambiara de una posición a otra.