Estructura atómica de MAC de TEM. Crédito: Naturaleza (2020). DOI:10.1038 / s41586-019-1871-2
El plastico, vidrio y geles, también conocidos como materiales amorfos a granel, son objetos cotidianos para todos nosotros. Pero para los investigadores, estos materiales han sido durante mucho tiempo enigmas científicos, específicamente cuando se trata de su composición atómica, que carece de la estructura estrictamente ordenada de los cristales que se encuentran en la mayoría de los sólidos, como los metales, diamantes y sales.
Aunque generalmente la comunidad científica cree que son redes continuas y aleatorias de átomos, una larga data, Existía una pregunta fundamental:¿Son los materiales amorfos redes aleatorias verdaderamente continuas o tienen nanocristalitos incrustados dentro de ellos?
Ahora, finalmente tenemos respuestas, gracias a un nuevo estudio que detalla el crecimiento de los primeros experimentos exitosos, imágenes con resolución atómica, e investigando las propiedades del carbono amorfo bidimensional. El periódico aparece hoy en Naturaleza y es publicado por un equipo internacional de investigadores, incluyendo Sokrates Pantelides, Profesor universitario distinguido de física e ingeniería en la Universidad de Vanderbilt.
"Por primera vez, gracias al descubrimiento de este material monocapa, podemos confirmar la composición de una estructura amorfa como una red aleatoria que contiene nanocristalitos, prestando pruebas sólidas a un lado del debate primordial, ", dijo Pantelides." Pero este trabajo no sólo proporciona respuestas; Presenta un físico, material de carbono bidimensional, distinto del elogiado grafeno, con aplicaciones potencialmente prometedoras en el futuro ".
Aplicaciones futuras del material en dispositivos, según Pantelides, podría incluir barreras anticorrosión para discos duros magnéticos en futuras computadoras y para electrodos colectores de corriente en baterías.
Los investigadores de NUS han creado la primera película de carbono amorfo atómicamente delgada del mundo. La estructura amorfa tiene una distancia átomo a átomo que varía ampliamente a diferencia de los cristales. Esto se debe a la disposición aleatoria de cinco, seis-, anillos de siete y ocho carbonos en una red plana de carbonos, conduciendo a una amplia distribución de longitudes de enlace (en Å) y ángulos de enlace. Crédito:Universidad Nacional de Singapur
Las preguntas sobre la composición del material amorfo persistieron durante años debido a problemas tecnológicos de larga data para los investigadores, que incluía limitaciones en la microscopía a pequeña escala que impedían a los físicos obtener imágenes con precisión de materiales amorfos tridimensionales a escala atómica. Y aunque los investigadores pudieron obtener imágenes con precisión de monocapas amorfas, tales monocapas se fabricaban hasta ahora mediante el uso de haces de electrones de alta energía para desordenar las monocapas cristalinas.
La primera monocapa estable de carbono amorfo, cultivado por un equipo dirigido por Barbaros Özyilmaz de la Universidad Nacional de Singapur y fotografiado por el grupo de Kazu Suenaga en la ciudad de la ciencia de Tsukuba, Japón, convierte estos temas en problemas del pasado.
Un físico teórico, El profesor Pantelides trabajó de forma remota con los equipos de Singapur y Tokio para integrar datos experimentales, fundamentos de la teoría, y resultados de los cálculos. Un ex alumno de posgrado de Pantelides, Junhao Lin, becario postdoctoral en el grupo Suenaga, realizó la microscopía clave. El becario postdoctoral de Vanderbilt, Yun-Peng Wang, construyó un modelo apropiado y realizó cálculos.
El método de crecimiento que utiliza un sustrato frío, y utiliza un láser para proporcionar energía de forma controlada, produce películas de monocapa reproducibles y condujo a nuevos conocimientos de arreglos atómicos y eléctricos, propiedades mecánicas y ópticas.
Gracias al desarrollo y los hallazgos exitosos del equipo, el enfoque reproducible abre la puerta a la investigación sobre el crecimiento de otros materiales amorfos bidimensionales.
