Berkeley-Wissenschaftler-Erzeugnis-Erster Live-Handlungs-Film von Einzelnen Kohlenstoffatomen im Vorgang

Published on March 31, 2009 at 6:43 PM

Zukunftsromanventilatoren haben noch andere zwei Monate des Wartens auf den neuen Star Trek-Film, aber Ventilatoren der tatsächlichen Wissenschaft können ihre Augen auf dem ersten Film überhaupt von den Kohlenstoffatomen jetzt genießen, die entlang den Rand eines graphene Kristalles sich bewegen. Angenommen, graphene - einschichtige Blätter von den Kohlenstoffatomen angeordnet wie Maschendraht - die Taste zur Zukunft der Elektronikindustrie anhalten kann, erreichte möglicherweise das Publikum für diesen neuen Wissenschaftsfilm auch Renneranteile.

Abbildung zeigt das Wachstum eines Loches und die Atomrandrekonstruktion in einem graphene Blatt. Ein Elektronenstrahl, der zu einer Stelle auf das Blatt gerichtet wird, brennt heraus die freigelegten Kohlenstoffatome durch, um das Loch zu machen. Die Kohlenstoffatome setzen sich dann um, um eine stabile Konfiguration zu finden. Kredit: Nationale Mitte für Elektronenmikroskopie

Forscher mit der US-Abteilung von Nationalem Laboratorium des Lawrence Berkeley der Energie (Berkeley-Labor), arbeitend mit TEAM 0,5, das leistungsfähigste Durchstrahlungselektronenmikroskop der Welt, haben einen Film gemacht, der in den Echtzeitkohlenstoffatomen zeigt, die um den Rand eines Loches sich umsetzen, das in ein graphene Blatt gelocht wurde. Zuschauer können beobachten, wie chemische Bindungen brechen und sich bilden, während die plötzlich flüchtigen Atome getrieben werden, um eine stabile Konfiguration zu finden. Dieses ist die erste Liveaufnahme der Dynamik der Kohlenstoffatome im graphene.

„Das Atom-durchatom Wachstum oder die Schrumpfung von Kristallen ist eins der grundlegendsten Probleme der Festkörperphysik, aber ist für nanoscale Anlagen, in denen der Zusatz oder der Abzug sogar eines einzelnen Atoms drastische Konsequenzen für mechanisches haben können besonders kritisch, optische, elektronische, thermische und magnetische Eigenschaften des Materials,“ sagten Physiker Alex Zettl, der diese Forschung führte. „Die Fähigkeit, einzelne Atome zu sehen, in der Istzeit und zu sehen, wie die Atomkonfiguration und in den Einflussentwickelt, Anlageneigenschaften sich zu bewegen ist einem Biologen ein wenig entsprechend, der in der Lage ist zu überwachen, da Zellen sich teilen und eine Zelle höherer Ordnung mit komplexer Funktionalität entwickelt.“

Zettl hält gemeinsame Verabredungen mit die Material-Wissenschafts-Abteilung Berkeley-Labors (MSD) und der Fachbereich Physik am University of California (UC) Berkeley an, wo er der Direktor der Mitte Integrierter Nanomechanical-Anlagen ist. Er ist der allgemeine Autor eines Papiers, das diese Arbeit beschreibt, die im Punkt Am 27. März 2009 der Zapfen Wissenschaft erscheint. Das Papier wird, „Graphene am Rand betitelt: Stabilität und Dynamik.“ dieses Papier mit Zettl Mit-Schreibend, waren Çaglar Girit, Jannik Meyer, Rolf Erni, Marta Rossell, Christ Kisielowski, Li Yang, Cheol-HwanPark, Michael Crommie, Marvin Cohen und Steven Louie.

In ihrem Papier schreiben die Autoren die eindeutigen Fähigkeiten von TEAM 0,5 für das Ermöglichen ihres Films gut. TEAM steht für Übertragungs-Elektron Abweichung-Korrigiertes Mikroskop. Das neueste Instrument in der Nationalen Mitte Berkeley-Labors für Elektronenmikroskopie (NCEM) - ein nationales Leistungsmerkmal der DAMHIRSCHKUH und der ersten Mitte des Landes für Elektronenmikroskopie und microcharacterization - TEAM 0,5 ist zum Produzieren von Bildern mit halber Ångströmauflösung fähig, die kleiner als der Durchmesser eines einzelnen Wasserstoffatoms ist.

Besagter NCEM Direktor Ulrich Dahmen dieser Leistung mit TEAM 0,5, „die Echtzeitbeobachtung der Bewegungen der Randatome könnte zu ein neues Niveau des Verständnisses und der Regelung von Nanomaterials führen. Mit weiteren Fortschritten in den Elektron-optischen Korrektoren und in den Detektoren wird möglicherweise es möglich, die Empfindlichkeit und die Drehzahl solcher Beobachtungen zu erhöhen und anfängt, eine Liveansicht vieler anderen Reaktionen an der Atomschuppe zu sehen.“

Reibung graphene weg vom Ende einer Bleistiftspitze und -c$verschiebens des Probenmaterials in einem Beobachtungsgitter, weg Zettl und von seinen Kollegen, die verwendet wurden, dehnte Bestrahlung vom Elektronenstrahl des TEAMS 0.5's (stellen Sie bei 80 KV) ein aus, um ein Loch in das ursprüngliche sechseckige Kohlenstoffgitter der graphenes vorzustellen. Das Richten des Trägers zu einer Stelle auf das Blatt brennt heraus die freigelegten Kohlenstoffatome durch, um das Loch zu erstellen. Da Atome am Rand des Loches fortwährend vom Gitter durch Elektronen vom Träger ausgestoßen werden, wächst die Größe des Loches. Die Forscher verwendeten den gleichen Elektronenstrahl des TEAMS 0,5, um für Analyse einen Film aufzuzeichnen, der das Wachstum des Loches und der Neuordnung der Kohlenstoffatome zeigt.

„Atome, die ihre Nachbarn verlieren, werden in hohem Grade flüchtig und bewegen sich schnell und fortwährend setzen sich von einer metastabilen Konfiguration zum folgenden um,“ sagte Zettl. „Obgleich Konfigurationen kommen und gehen, fanden wir eine Zickzackkonfiguration, um das stabilste zu sein. Sie tritt häufig und über längeren Längenschuppen entlang dem Rand als die andere geläufigste Konfiguration auf, die wir nannten den Lehnsessel.“

Zu Verstehen, welches dieser Atomkonfigurationen das stabilste ist, ist eine der Tasten zur Vorhersage und zur Steuerung der Stabilität einer Einheit, die graphene Ränder verwendet. Die Entdeckung der starken Stabilität in der Zickzackkonfiguration verspricht besonders Nachrichten für die spintronic Träume der Computerindustrie.

Zwei Jahren vor, Mitverfassern Cohen und Louie, Theoretiker, die gemeinsame Verabredungen mit die Material-Wissenschafts-Abteilung Berkeley-Labors und Uc Berkeley anhalten, berechnet, dass nanoribbons von graphene eine aktuelle Drehbeschleunigung leiten können und als die Basis für nanosized spintronic Einheiten deshalb dienen konnten. Spinnen Sie, ein mechanisches Eigentum des Quantums, das aus dem Magnetfeld eines spinnenden Elektrons sich ergibt, trägt einen Richtungswert von entweder „herauf“ oder „unten“ der verwendet werden kann, um Daten im 0s und im 1s der binären Anlage zu kodieren. Spintronic-Einheiten versprechen, als heutige Einheiten kleiner, schneller und weit vielseitiger zu sein, weil - unter anderen Vorteilen - Datenspeicher nicht verschwindet, wenn der elektrische Strom stoppt.

Last Update: 14. January 2012 09:06

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