Película de Acción Viva de la Producción de los Científicos de Berkeley Primera de los Átomos de Carbón Individuales en la Acción

Los ventilatores de la ciencia ficción todavía tienen otros dos meses de esperar la nueva película de Star Trek, pero los ventilatores de la ciencia real pueden ahora festejar sus aros en la primera película nunca de los átomos de carbón que se mueven a lo largo del borde de un cristal del graphene. Dado que el graphene - hojas de una sola capa de los átomos de carbón dispuestos como el cable de pollo - puede llevar a cabo el clave al futuro de la industria de electrónica, la audiencia para esta nueva película de la ciencia pudo también alcanzar proporciones de la bomba de superdemolición.

El Retrato muestra el incremento de un agujero y la reconstrucción atómica del borde en una hoja del graphene. Un haz electrónico centrado a una mancha en la hoja sopla fuera los átomos de carbón expuestos para hacer el agujero. Los átomos de carbón entonces se colocan de nuevo para encontrar una configuración estable. Haber: Centro Nacional para la Microscopia Electrónica

Los Investigadores con el Ministerio de los E.E.U.U. de Laboratorio Nacional de Lorenzo Berkeley de la Energía (Laboratorio de Berkeley), trabajando con las PERSONAS 0,5, el microscopio electrónico más potente de la transmisión del mundo, han hecho una película que muestra en los átomos de carbón en tiempo real que se colocan de nuevo alrededor del borde de un agujero que fue perforado en una hoja del graphene. Los Espectadores pueden observar cómo los vínculos químicos se rompen y forman mientras que los átomos repentinamente volátiles se impulsan para encontrar una configuración estable. Éste es el primer registro vivo de la dinámica de los átomos de carbón en graphene.

“El incremento del átomo-por-átomo o el encogerse de cristales es uno de los problemas más fundamentales de la física de estado sólido, pero es especialmente crítico para los sistemas del nanoscale donde la adición o la substracción incluso de un único átomo puede tener consecuencias dramáticas para mecánico, las propiedades ópticas, electrónicas, térmicas y magnéticas del material,” dijo al físico Alex Zettl que llevó esta investigación. “La capacidad de considerar los átomos individuales para moverse alrededor en tiempo real y para considerar cómo la configuración atómica se desarrolla y propiedades de sistema de las influencias es algo relacionada con un biólogo que puede mirar pues las células dividen y una estructura más de categoría alta con funciones complejas se desarrolla.”

Zettl celebra citas comunes con la División de las Ciencias Materiales del Laboratorio de Berkeley (MSD) y el Departamento de la Física en la Universidad de California (UC) Berkeley, donde él está el director del Centro de los Sistemas Integrados de Nanomechanical. Él es el autor principal de un papel que describe este trabajo que aparezca en la aplicación del 27 de marzo de 2009 la Ciencia del gorrón. Se da derecho el papel, “Graphene en el Borde: Estabilidad y Dinámica.” Co-Siendo autor de este papel con Zettl eran Çaglar Girit, Jannik Meyer, Rolf Erni, Marta Rossell, Cristiano Kisielowski, Li Yang, Parque de Cheol-Hwan, Michael Crommie, Marvin Cohen y Steven Louie.

En su papel, los autores ingriesan en cuenta las capacidades únicas de las PERSONAS 0,5 para hacer su película posible. Las PERSONAS representan Microscopio Aberración-Corregido Electrón de la Transmisión. El instrumento más nuevo en el Centro Nacional del Laboratorio de Berkeley para la Microscopia Electrónica (NCEM) - un recurso nacional del utilizador de la GAMA y el centro primero del país para la microscopia electrónica y el microcharacterization - las PERSONAS 0,5 son capaces de producir imágenes con la media resolución del angstrom, que es menos que el diámetro de un único átomo de hidrógeno.

Director Dicho Ulrich Dahmen de NCEM de este logro con las PERSONAS 0,5, “La observación en tiempo real de los movimientos de los átomos del borde podría llevar a un nuevo nivel de comprensión y de mando de nanomaterials. Con otros avances en correctores y detectores electrón-ópticos puede llegar a ser posible aumentar la sensibilidad y la velocidad de tales observaciones, y comienza a ver una vista viva de muchas otras reacciones en la escala atómica.”

El graphene del Frotamiento del final de una punta y de suspender del lápiz el espécimen en una matriz de la observación, de Zettl y de sus colegas usados prolongó la irradiación del haz electrónico de las PERSONAS 0.5's (fije en 80 kilovoltios) para introducir un agujero en el cedazo hexagonal prístino del carbón de los graphene. Centrarse el haz a una mancha en la hoja sopla fuera los átomos de carbón expuestos para crear el agujero. Puesto Que los átomos en el borde del agujero están siendo expulsados continuamente del cedazo por los electrones del haz la talla del agujero crece. Los investigadores utilizaron el mismo haz electrónico de las PERSONAS 0,5 para registrar para el análisis una película que mostraba el incremento del agujero y del cambio de los átomos de carbón.

Los “Átomos que pierden a sus vecinos llegan a ser altamente volátiles, y se mueven alrededor rápidamente, continuamente colocándose de nuevo a partir de una configuración metaestable al siguiente,” dijo a Zettl. “Aunque las configuraciones vienen y van, encontramos una configuración del zigzag para ser los más estables. Ocurre más a menudo y sobre escalas de la longitud más larga a lo largo del borde que la otra configuración más común, que llamamos la butaca.”

La Comprensión de cuál de estas configuraciones atómicas es el más estable es uno de los claves a predecir y a controlar la estabilidad de un dispositivo que utilice los bordes del graphene. El descubrimiento de la estabilidad fuerte en la configuración del zigzag está prometiendo determinado las noticias para los sueños spintronic de la industria del ordenador.

Dos años hace, los co-autores Cohen y Louie, teóricos que llevan a cabo citas comunes con la División y Uc Berkeley de las Ciencias Materiales del Laboratorio de Berkeley, calculados que los nanoribbons del graphene pueden conducto una barrena actual y podrían por lo tanto servir como la base para los dispositivos spintronic nanosized. Haga Girar, una propiedad mecánica del quantum que se presenta del campo magnético de un electrón de giro, lleva un valor direccional de o “encima” o de “hacia abajo” que se pueda utilizar para codificar datos en el 0s y el 1s del sistema binario. Los dispositivos de Spintronic prometen ser más pequeños, más rápidamente y lejos más versátiles que los dispositivos de hoy porque - entre otras ventajas - no desaparece el almacenamiento de datos cuando la corriente eléctrica para.

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