Panel superior:Transformación de siliceno epitaxial en ZrB2 de estructura de dominio a dominio único. Las etiquetas a, B, cyd representan cuatro cambios diferentes de la red de siliceno que resultan de la presencia de las dislocaciones. Átomos de silicio en los dominios, los límites y encima de Zr son azules, amarillo y rojo respectivamente. Los átomos de Zr superiores son de color gris. Los átomos de Zr de color gris oscuro se utilizan para visualizar los cambios de los dominios visualizados por las posiciones de los átomos rojos. Corresponden a las posiciones de los átomos de Si rojos para un dominio único a. Las líneas verdes comparan las posiciones de los átomos de Si antes y después de la fusión de cuatro dominios sucesivos en un solo dominio a mediante la reacción de 4 dislocaciones. Luego, se puede incorporar una fila de átomos de Si (coloreados en rosa) en el espacio resultante. Panel inferior:imágenes STM que muestran el camino encontrado por la naturaleza para resolver este rompecabezas atomístico. Crédito:Instituto Avanzado de Ciencia y Tecnología de Japón
Podríamos imaginar que los cristales son estructuras perfectas, pero son, De hecho, a menudo plagado de "defectos". Suficientemente curioso, Estos defectos suelen aparecer debido a que los átomos se reorganizan para reducir la energía del sistema y lograr la estabilidad.
"Las dislocaciones pueden afectar fuertemente las propiedades físicas y químicas de un cristal. Además, pueden sufrir "reacciones" cuando, por ejemplo, se aplica tensión sobre el cristal o se añaden átomos a su superficie. Estudiar cómo reaccionan las dislocaciones puede, por lo tanto, proporcionar información crucial sobre cómo curar estos defectos de los cristales. Siliceno sobre diboruro de circonio (ZrB 2 ) proporciona un banco de pruebas perfecto para eso.
Esta forma bidimensional de silicio presenta una serie de dislocaciones que desaparecen cuando se depositan pocos átomos de Si encima. Esta transformación que suprime el alto costo de energía causado por la presencia de átomos de Si ilimitados en la superficie, requiere la reacción de cuatro dislocaciones para crear el espacio necesario para acomodar los átomos depositados en la hoja de silicene. Como esto necesita el movimiento de una gran cantidad de átomos y para superar la interacción repulsiva entre las dislocaciones, esta transformación parecía muy improbable a primera vista:es un verdadero rompecabezas atomístico que debe resolverse para integrar los átomos depositados, "dice el profesor Antoine Fleurence del Instituto Avanzado de Ciencia y Tecnología de Japón (JAIST), Japón, que trabaja en materiales 2D.
En un nuevo estudio publicado en Materiales 2D, Dr. Fleurence y su colega, Prof. Yukiko Yamada-Takamura de JAIST, monitoreó mediante microscopía de túnel de barrido (STM) la evolución de las dislocaciones en una hoja de silicene en tiempo real después de depositar átomos de silicio (Si) en ella.
A través de este monitoreo en tiempo real se pudo determinar el truco utilizado por la naturaleza para integrar los átomos de Si depositados y obtener una hoja de siliceno libre de dislocaciones:la hoja de silicene experimenta una secuencia de reacciones de dislocación durante las cuales ocurre la integración de los átomos de Si dentro de la hoja de silicene . Las islas de dominio único localmente "nucleadas" se propagan a través de toda la hoja de silicene para eventualmente dar como resultado una dislocación, estructura de dominio único.
"La información sobre la dinámica de la dislocación proporcionada por este estudio podría usarse para encontrar soluciones para curar defectos estructurales en materiales 2D similares, interfaces, y una amplia gama de nanomateriales, "dice el Dr. Fleurence.
