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分子束外延设施设计定制材料科学家

Published on December 8, 2010 at 6:50 AM

登月舱分子束外延(MBE)所使用的仪器看起来像一点点,与细长​​的金属腿喂养成一个大的圆柱筒。但这种设备是没有月亮为首的深入研究分子,而是帮助科学家工艺新材料层由一层近原子精度。

能源部(DOE)阿贡国家实验室的美国能源部,在位于的分子束外延设备,可以提供新材料的基础上,以提高燃料电池,电子产品和电池。

阿贡国家实验室的研究人员阿南德查亚(左)和Tiffany桑托斯侧翼的分子束外延仪器,设计工艺与材料接近原子精度。

“这是一个发现和合成材料的新时代的黎明,阿南德说:”查亚,阿贡国家实验室的物理学家是谁设计的仪器。 “在右边的手,它真的可以改变材料科学的原则,材料,我们也许能够使我们的想象只能通过有限。”

仪器在阿贡国家实验室的纳米材料中心的基础上,最近成为提供给世界各地的科学家提交机上的时间的建议。蒂芙尼桑托斯,谁负责用户的科普活动,阿贡国家实验室的科学家说,在建的十几个研究迄今已审查一切从催化到超导。

例如,桑托斯和同事们正在创建可以与一个电场控制的磁学性质的材料。今天的电脑和其他数码设备上的硬盘驱动器和记忆卡存储数据,其中需要用磁场控制的组件。 “这是缓慢的,也浪费能源,”桑托斯说。 “当一台计算机是关闭的,它需要一个漫长的的启动时间,当你重新打开它,因为它的电容需要充电以恢复记忆。”

最终目标是要完善系统的非易失性内存,也就是说,一个数据仍然存储系统,即使在设备关闭。桑托斯解释说,“我们可以通过使用电场来控制磁体,”“这是比磁场的地方,它也将允许我们,使设备的体积更小,更高效。

“这将是一个巨大的突破,以消除磁场,”桑托斯说。 :“这一切,但消除开机时间,设备也会消耗更少的能源,we'd消除浪费能源的充电电容的热负荷。”

创建以新的方式,将功能的材料,分子束外延仪器设计的原因。本机可以时尚超晶格,或原子尖锐接口的材料层。它也可以创建高品质的薄膜,保持,借给其独特的性能材料的晶体结构。

桑托斯说,“”分层允许您寻找新的属性,使不同层次之间的尖锐接口,使他们能够以独特的方式相互影响。

该设备是环纹罐,每个都包含不同的纯金属,可加热到超过华氏2500度,这么热,他们实际上蒸发。蒸发的金属原子束射成一个超高真空下的中央室。在那里,它满足不同的金属横梁,点击基板,并与氧气发生反应,形成一个完美结构的结晶层的复合。然后,科学家们可以重复的过程中添加更多的层。

阿贡国家实验室的机器也是与金属发生反应,而不是单纯的氧气(O2),在其使用的臭氧(O3),是独一无二的。 “臭氧反应,这意味着,债券更容易与金属,”桑托斯解释说。 “这使得在完成复合缺陷少。”

因为它是一个新的领域,设计定制的材料需要的理论工作和一个小技巧,科学家们说。 “像任何好的厨师会告诉你,你可以放养最好的茶水,”查亚说,“但最好的厨师,将选择最简单的成分,很壮观的东西。”

发表于2010年12月 8日,

Last Update: 5. October 2011 03:09

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