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Facilidade da Epitaxia de Feixe Molecular Para Projectar Materiais Feitos Sob Encomenda para Cientistas

Published on December 8, 2010 at 6:50 AM

O instrumento usado para a epitaxia de feixe molecular (MBE) olha um pouco como o módulo lunar, com os pés magros do metal que alimentam em um grande cartucho cilíndrico. Mas este dispositivo não é dirigido para lua-ele investiga em moléculas pelo contrário, ajudando a camada nova dos materiais do ofício dos cientistas pela camada com precisão quase atômica.

A facilidade do MBE, situada no Ministério de E.U. do Laboratório (DOE) Nacional do Argonne da Energia, podia fornecer a base para que os materiais novos melhorem células combustíveis, eletrônica e baterias.

Pesquisadores Anand Bhattacharya de Argonne (deixado) e flanco de Tiffany Santos o instrumento da epitaxia de feixe molecular, projetado craft materiais com perto de precisão atômica.

“Este é o alvorecer de uma era nova da descoberta dos materiais e síntese,” disse Anand Bhattacharya, um físico de Argonne que projectasse o instrumento. “Nos assistentes, pode realmente mudar a ciência de materiais. Em princípio, os materiais que nós pudemos poder fazer são limitados somente por nossa imaginação.”

Baseado no Centro de Argonne para Materiais de Nanoscale, o instrumento tornou-se recentemente disponível aos cientistas em todo o mundo quem submetem propostas pelo tempo na máquina. Tiffany Santos, um cientista de Argonne que dirija as actividades da ciência do usuário, diz que os dúzia estudos em andamento têm examinado até agora tudo da catálise à supercondutividade.

Por exemplo, Santos e os colegas estão trabalhando para criar os materiais cujas as propriedades magnéticas podem ser controladas com um campo elétrico. Os computadores De Hoje e outros dispositivos digitais armazenam dados em movimentações de disco rígido e em cartões de memória, componentes de que necessidade de ser controlado com um campo magnético. “Que é lento e igualmente energia de desperdícios,” Santos disse. “Quando um computador está, precisa uma época longa do bootup em que você o girar para trás sobre porque seus capacitores precisam de ser cobrados até a memória da restauração.”

O objectivo último é aperfeiçoar um sistema de memória permanente; isto é, um sistema onde os dados permanecem armazenados mesmo quando o dispositivo for desligado. “Nós poderíamos fazer este usando um campo elétrico para controlar os ímãs,” Santos explicamos, “que é mais local do que um campo magnético, e igualmente permitiria que nós fizessem dispositivos menores e mais eficientes.

“Seria uma descoberta enorme para eliminar o campo magnético,” Santos disse. De “Que todos com exceção eliminariam o tempo da bota-acima, e o dispositivo igualmente consumiriam menos que energia-nós eliminaríamos a carga térmica da energia desperdiçada para cobrar capacitores.”

Criar os materiais que funcionariam em maneiras novas é porque o instrumento da epitaxia de feixe molecular foi projectado. A máquina pode formar superlattices, ou camadas de materiais com relações atômica afiadas. Pode igualmente criar os filmes de alta qualidade que mantêm a estrutura cristalina que empresta materiais suas propriedades originais.

“Mergulhar permite que você procure propriedades novas; fazer relações afiadas entre as camadas diferentes permite que influenciem-se em maneiras originais,” Santos disse.

O dispositivo é rodeado com os cartuchos, cada os metais puros diferentes de contenção a que pode ser caloroso mais de 2.500 graus que Fahrenheit-assim quente elas evapora realmente. O feixe de tiros evaporados dos átomos do metal em uma câmara central sob um vácuo ultra-alto. Lá encontra feixes de metais diferentes, bate uma carcaça e reage com o oxigênio para formar um composto em camadas cristalinas perfeitamente estruturadas. Então os cientistas podem repetir o processo para adicionar mais camadas.

A máquina de Argonne é igualmente original em seu uso do ozônio (O3) reagir com os metais, um pouco do que o oxigênio puro (O2). O “Ozônio é mais reactivo, assim que significa que se liga mais prontamente com os metais,” Santos explicou. “Isto deixa menos defeitos no composto terminado.”

Porque é um campo tão novo, projetar materiais feitos sob encomenda toma o trabalho teórico e pouca fineza, os cientistas diz. “Como todo o cozinheiro do bom di-lo-á, você pode ter a despensa melhor-armazenada,” disse Bhattacharya, “mas os melhores cozinheiros escolherá os ingredientes os mais simples e sairá com algo que é espectacular.”

8 de dezembro de 2010 Afixado

Last Update: 11. January 2012 16:26

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