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Posted in | Nanofabrication

Molekularstrahlepitaxie-Teildienst, zum von Kundenspezifischen Materialien für Wissenschaftler Zu Konstruieren

Published on December 8, 2010 at 6:50 AM

Das Instrument, das für Molekularstrahlepitaxie verwendet wird, (MBE) schaut wenig wie die Mondfähre, wenn die spindeldürren Metallfahrwerkbeine in einen großen zylinderförmigen Kanister führen. Aber diese Einheit wird nicht für Mond-es forscht in Moleküle stattdessen vorangegangen und hilft neuer Materialschicht des Wissenschaftlerhandwerks durch Schicht mit fast Atompräzision.

Der MBE-Teildienst, gelegen an der US-Abteilung von das Argonne- (DOE)Nationalem Laboratorium der Energie, konnte die Basis bieten, damit neue Materialien Brennstoffzellen, Elektronik und Batterien verbessern.

Argonne-Forscher Anand Bhattacharya (gelassen) und Flanke Tiffanys Santos das Instrument der Molekularstrahlepitaxie, konstruiert, um Materialien mit nah an Atompräzision in Handarbeit zu machen.

„Dieses ist die Dämmerung einer neuen Ära der Materialentdeckung und Synthese,“ sagte Anand Bhattacharya, ein Argonne-Physiker, der das Instrument konstruierte. „In den rechten Händen, kann es Materialwissenschaft wirklich ändern. Prinzipiell werden die Materialien, die wir möglicherweise in der Lage wären zu machen, begrenzt nur durch unsere Fantasie.“

Basiert in Argonnes Mitte für Nanoscale-Materialien, wurde das Instrument vor kurzem für Wissenschaftler auf der ganzen Welt erhältlich, wer Angebote für Zeit auf der Maschine einreichen. Tiffany Santos, ein Argonne-Wissenschaftler, der die Benutzerwissenschaftsaktivitäten vorangeht, sagt, dass die Dutzend Studien, die bis jetzt laufend sind, alles von Katalyse zu Supraleitfähigkeit geprüft haben.

Zum Beispiel arbeiten Santos und Kollegen, um Materialien zu erstellen, deren magnetische Eigenschaften mit einem elektrischen Bereich gesteuert werden können. Heutige Computer und andere digitale Einheiten speichern Daten auf Festplattenlaufwerken und codierten Karten, dessen Bauteile mit einem Magnetfeld gesteuert werden müssen. „Das langsam und auch Abfallenergie ist,“ sagte Santos. „Wenn ein Computer aus ist, benötigt er eine lange bootup Zeit, als Sie ihn zurück ein drehen, weil seine Kondensatoren bis zum Wiederherstellungsspeicher aufgeladen werden müssen.“

Das Endziel ist, eine Anlage des Permanentspeichers zu vervollkommnen; das heißt, eine Anlage, wo die Daten gespeichert bleiben, sogar während die Einheit abgestellt wird. „Wir könnten dies, indem wir einen elektrischen Bereich tun verwendeten, um die Magneten zu steuern,“ Santos, erklärten, „der lokaler als ein Magnetfeld ist, und es würde uns auch erlauben, Einheiten kleiner und effizienter herzustellen.

„Es würde ein enormer Durchbruch sein, zum des Magnetfelds zu beseitigen,“ sagte Santos. „Das beinahe beseitigen würde, würden Matte-oben Zeit und die Einheit auch kleiner verbrauchen, das Energie-wir die Wärmebelastung von gevergeudeter Energie beseitigen würden, um Kondensatoren aufzuladen.“

Materialien Zu Erstellen, die auf neue Arten arbeiten würden, ist, warum das Instrument der Molekularstrahlepitaxie konstruiert wurde. Die Maschine kann Superlattices oder Schichten Materialien mit atomar scharfen Schnittstellen umarbeiten. Sie kann hochwertige Filme auch herstellen, die die kristallene Zelle beibehalten, die Materialien ihre eindeutigen Eigenschaften leiht.

„Die Überlagerung erlaubt Ihnen, nach neuen Eigenschaften zu suchen; die Herstellung von scharfen Schnittstellen zwischen den verschiedenen Schichten lässt sie sich auf eindeutige Arten beeinflussen,“ Santos sagte.

Die Einheit ist mit den Kanistern beringt, jeden enthaltene verschiedene reine Metalle, denen geheizt werden kann zu mehr als, 2.500 Grad heißes, die Fahrenheit-so sie wirklich verdunsten. Der Träger von verdunsteten Metallatomtrieb in eine zentrale Kammer unter einem Ultrahochvakuum. Dort trifft es Träger von verschiedenen Metallen, schlägt eine Substratfläche und reagiert mit Sauerstoff, um ein Mittel in tadellos strukturierten kristallenen Schichten zu bilden. Dann können die Wissenschaftler den Prozess wiederholen, um mehr Schichten hinzuzufügen.

Argonnes Maschine ist auch in seinem Gebrauch des Ozons, (O3) mit den Metallen, eher als reiner Sauerstoff zu reagieren eindeutig (O2). „Ozon ist reagierender, also bedeutet es, dass es betriebsbereiter mit den Metallen klebt,“ Santos erklärte. „Dieses lässt weniger Defekte in das fertige Mittel.“

Weil es solch ein neuer Bereich ist, nimmt das Konstruieren von kundenspezifischen Materialien theoretische Arbeit und eine wenig Finesse, die Wissenschaftler sagen. „Wie jeder möglicher gutkoch erklärt Ihnen, können Sie den beste auf Lageren Speiseschrank haben,“ sagte Bhattacharya, „aber die besten Köche wählt die einfachsten Bestandteile und kommt mit etwas heraus, das ist großartig.“

Am 8. Dezember 2010 Bekannt gegeben

Last Update: 11. January 2012 17:20

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