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Film de Réel de Produit de Scientifiques de Berkeley Premier de Différents Atomes de Carbone dans l'Action

Published on March 31, 2009 at 6:43 PM

Les ventilateurs de la Science-fiction ont toujours encore pendant deux mois d'attendre le film neuf de Star Trek, mais les ventilateurs de la science réelle peuvent régaler leurs yeux maintenant sur le premier film jamais des atomes de carbone déménageant le long de l'arête d'un cristal de graphene. Vu que le graphene - feuilles unique-posées d'atomes de carbone disposés comme le fil de poulet - peut retenir la clé sur le contrat à terme de l'industrie électronique, le public pour ce film neuf de la science pourrait également atteindre des parts de bombe de grosse calibre.

L'Illustration affiche l'accroissement d'un trou et la reconstruction atomique d'arête dans une feuille de graphene. Un faisceau d'électrons concentré à un endroit sur la feuille souffle les atomes de carbone exposés pour effectuer le trou. Les atomes de carbone se repositionnent alors pour trouver une configuration stable. Crédit : Centre National pour la Microscopie Électronique

Les Chercheurs avec le Ministère De L'énergie des États-Unis le Laboratoire National de Lawrence Berkeley (Laboratoire de Berkeley), fonctionnant avec l'ÉQUIPE 0,5, le microscope électronique de la boîte de vitesses le plus puissant du monde, ont effectué un film qui affiche en atomes de carbone en temps réel se repositionnant autour de l'arête d'un trou qui a été poinçonné dans une feuille de graphene. Les Spectateurs peuvent observer comment les liaisons chimiques se brisent et forment pendant que les atomes soudainement volatils sont pilotés pour trouver une configuration stable. C'est l'enregistrement sous tension tout premier de la dynamique des atomes de carbone dans le graphene.

« L'accroissement d'atome-par-atome ou le rétrécissement des cristaux est l'un des la plupart des premiers problèmes de la physique solide, mais est particulièrement critique pour des systèmes de nanoscale où l'ajout ou la soustraction même d'un atome unique peut avoir des conséquences excessives pour mécanique, les propriétés optiques, électroniques, thermiques et magnétiques du matériau, » a dit le physicien Alex Zettl qui a abouti cette recherche. « La capacité de voir différents atomes pour déménager autour en temps réel et pour voir comment la configuration atomique évolue et des propriétés de système d'influences est quelque peu apparentée à un biologiste pouvant observer car les cellules se divisent et une structure évoluée avec la fonctionnalité complexe évolue. »

Zettl retient des rendez-vous communs avec la Division de Sciences Des Matériaux Du Laboratoire de Berkeley (MSD) et le Service de Physique à l'Université de Californie (UC) Berkeley, où il est le directeur du Centre des Systèmes Intégrés de Nanomechanical. Il est l'auteur principal d'un article décrivant ce travail qui apparaît dans la question du 27 mars 2009 de la Science de tourillon. Le papier est autorisé, « Graphene à l'Arête : Stabilité et Dynamique. » Co-Écrivant cet article avec Zettl étaient Çaglar Girit, Jannik Meyer, Rolf Erni, Marta Rossell, Chrétien Kisielowski, Li Yang, Parc de Cheol-Hwan, Michael Crommie, Marvin Cohen et Steven Louie.

En leur papier, les auteurs créditent les seules capacités de l'ÉQUIPE 0,5 pour rendre leur film possible. L'ÉQUIPE représente le Microscope Aberration-Rectifié par Électron de Boîte De Vitesses. L'instrument le plus neuf au Centre National du Laboratoire de Berkeley pour la Microscopie Électronique (NCEM) - une installation nationale d'utilisateur de DAINE et au centre premier du pays pour la microscopie électronique et le microcharacterization - l'ÉQUIPE 0,5 est capable de produire des images avec la demi définition d'angström, qui est moins que le diamètre d'un atome d'hydrogène unique.

Ledit directeur Ulrich Dahmen de NCEM de cet accomplissement avec l'ÉQUIPE 0,5, « L'observation en temps réel des mouvements des atomes d'arête pourrait mener à un niveau neuf de la compréhension et du contrôle des nanomaterials. Avec d'autres avances dans les correcteurs et les détecteurs électron-optiques il peut devenir possible d'augmenter la sensibilité et la vitesse de telles observations, et commence à voir une vue sous tension de beaucoup d'autres réactions à l'échelle atomique. »

Le graphene de Frottage hors de la fin d'une extrémité et de suspendre de faisceau filiforme le spécimen dans un réseau d'observation, de Zettl et de ses collègues utilisés a prolongé l'irradiation du faisceau d'électrons de l'ÉQUIPE 0.5's (réglez à 80 kilovolts) pour présenter un trou dans le réseau hexagonal d'origine du carbone des graphene. Concentrer la poutre à un endroit sur la feuille souffle les atomes de carbone exposés pour produire le trou. Puisque des atomes à l'arête du trou soutenu sont éjectés du réseau par des électrons de la poutre la taille du trou se développe. Les chercheurs avaient l'habitude le même faisceau d'électrons de l'ÉQUIPE 0,5 pour enregistrer pour l'analyse un film affichant l'accroissement du trou et du réarrangement des atomes de carbone.

Les « Atomes qui détruisent leurs voisins deviennent hautement volatils, et déménagent autour rapidement, soutenu se repositionnant d'une configuration métastable au prochain, » a dit Zettl. « Bien Que les configurations viennent et disparaissent, nous avons trouvé une configuration de zigzag pour être les plus stables. Elle se produit plus souvent et au-dessus de plus longues échelles de longueur le long de l'arête que l'autre configuration la plus commune, qui nous appelés le fauteuil. »

La Compréhension lesquelles de ces configurations atomiques sont les plus stables est l'une des clés à prévoir et à régler la stabilité d'un dispositif qui emploie des arêtes de graphene. La découverte de la stabilité intense dans la configuration de zigzag promet en particulier des nouvelles pour les rêves spintronic de l'industrie d'ordinateurs.

Deux ans il y a, co-auteurs Cohen et Louie, théoriciens qui retiennent des rendez-vous communs avec la Division et l'Uc Berkeley de Sciences Des Matériaux Du Laboratoire de Berkeley, prévus que les nanoribbons du graphene peuvent conduire une rotation actuelle et pourraient pour cette raison servir de base aux dispositifs spintronic nanosized. Tournez, une propriété mécanique de tranche de temps résultant du champ magnétique d'un électron de rotation, transportez une valeur directionnelle de ou « vers le haut » ou de « vers le bas » qui peut être employée pour encoder des données dans le 0s et le 1s du système binaire. Les dispositifs de Spintronic promettent d'être plus petits, plus rapidement et bien plus versatiles que les dispositifs d'aujourd'hui parce que - entre d'autres avantages - le stockage de données ne disparaît pas quand le courant électrique s'arrête.

Last Update: 17. January 2012 03:58

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