Berkeley Forskere Produser Først Live Action film av individuelle karbonatomer i aksjon

Published on March 31, 2009 at 6:43 PM

Science fiction-fans har fortsatt to måneder med venting for den nye Star Trek-film, men fans av selve vitenskapen kan fest øynene nå på den første filmen noensinne karbon atomer beveger seg langs kanten av en graphene krystall. Gitt at graphene - single lag ark med karbonatomer arrangert som hønsenetting - kan holde nøkkelen til fremtiden for elektronikkindustrien, kunne publikum for denne nye vitenskapen filmen også nå blockbuster proporsjoner.

Bildet viser veksten av et hull og den atomære kanten gjenoppbyggingen i en graphene ark. En elektronstråle fokusert til et sted på arket blåser ut utsatt karbonatomene å lage hullet. Karbonatomene deretter flytte seg for å finne en stabil konfigurasjon. Credit: National Center for Elektron Mikroskopi

Forskere ved US Department of Energy er Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) , som arbeider med 0,5 TEAM, verdens kraftigste overføring elektronmikroskop, har laget en film som viser i sanntid karbonatomer reposisjonere seg rundt kanten av et hull som ble stemplet inn i en graphene ark. Seerne kan observere hvordan kjemiske bindinger brytes og form som plutselig ustabile atomene er kjørt for å finne en stabil konfigurasjon. Dette er første gang live-opptak av dynamikken av karbonatomer i graphene.

"The atom-by-atom vekst eller krymper av krystaller er en av de mest grunnleggende problemene med solid state fysikk, men er spesielt kritisk for nanoskala systemer der tillegg eller fratrekk av enda en enkelt atom kan få dramatiske konsekvenser for mekanisk, optisk, elektroniske, termiske og magnetiske egenskaper av materialet ", sier fysikeren Alex Zettl som ledet denne forskningen. "Muligheten til å se individuelle atomer beveger seg rundt i sanntid og se hvordan atom konfigurasjon utvikler seg og påvirker system egenskaper er noe beslektet til en biolog å kunne se på som celler deler seg og en høyere orden struktur med kompleks funksjonalitet utvikler seg."

Zettl har felles avtaler med Berkeley Lab er Materials Sciences Division (MSD) og Physics Department ved University of California (UC) Berkeley, der han er direktør for Senter for integrert nanomechanical Systems. Han er hovedforfatter av en artikkel som beskriver dette arbeidet som vises i 27 mars 2009 nummer av tidsskriftet Science. Papiret har tittelen, "Graphene på Edge. Stabilitet og Dynamics" Co-authoring dette papiret med Zettl var Çaglar Girit, Jannik Meyer, Rolf Erni, Marta Rossell, Christian Kisielowski, Li Yang, Cheol-Hwan Park, Michael Crommie, Marvin Cohen og Steven Louie.

I papir deres, forfatterne kreditt de unike egenskapene til TEAM 0,5 for å gjøre sine film mulig. TEAM står for Transmission Electron aberrasjon-korrigert mikroskop. Det nyeste instrumentet ved Berkeley Lab i National Center for elektronmikroskopi (NCEM) - en DOE nasjonalt bruker anlegget og landets fremste senter for elektron-mikroskopi og microcharacterization - TEAM 0.5 er i stand til å produsere bilder med halvparten Angstrom oppløsning, som er mindre enn diameteren på ett hydrogenatom.

Said NCEM direktør Ulrich Dahmen av denne prestasjonen med TEAM 0.5, "The real-time observasjon av bevegelser kanten atomer kan føre til et nytt nivå av forståelse og kontroll av nanomaterialer. Med ytterligere fremskritt i elektron-optiske korrekturlakker og detektorer kan det bli mulig å øke følsomheten og hastigheten på slike observasjoner, og begynner å se en live-visning av mange andre reaksjoner på atomært skala. "

Rubbing graphene utenfor enden av en blyant spissen og suspendere prøven i en observasjon rutenett, brukte Zettl og hans kolleger langvarig bestråling fra TEAM 0.5 's elektronstråle (satt ved 80 kV) for å introdusere et hull inn i graphene er uberørte heksagonale karbon gitteret. Fokusering strålen til et sted på arket blåser ut utsatt karbonatomene å lage hullet. Siden atomer på kanten av hullet blir stadig kastet ut fra gitteret av elektroner fra strålen størrelsen på hullet vokser. Forskerne brukte samme lag 0,5 elektronstrålen til rekorden for analyse en film som viser veksten av hullet og omorganisering av karbonatomer.

Last Update: 11. October 2011 00:14

Tell Us What You Think

Do you have a review, update or anything you would like to add to this news story?

Leave your feedback
Submit