Wibracje atomowe uchwycone w 2D
Korzystając z ultra-precyzyjnych obrazów elektronowych, naukowcy wizualizują nieuchwytne wibracje atomowe-zajmując się zarządzaniem termicznym na poziomie atomowym i elektroniki nowej generacji.
Wibracje nie są tylko szumem smartfona - przesuwają się do poziomu atomowego, a teraz po raz pierwszy naukowcy je widzą.Inżynierowie z Grainger College of Engineering na University of Illinois Urbana-Champaign wykorzystali zaawansowane obrazowanie elektronów do przechwytywania ukrytych zjawisk wibracyjnych w materiałach 2D-wchodząc w nowy rozdział w nanoskali nauk o ciepło.
Ich badanie potwierdza istnienie niegdyś teoretycznej klasy wibracji zwanych fazonami w skręconych dwuwarstwowych materiałach 2D-struktury, w których warstwy cienki z atomu są nieco niewłaściwe.Te systemy Moiré są gorącymi kandydatami do przyszłej elektroniki dzięki ich dostrajalnym właściwościom, ale sposób, w jaki zachowuje się w nich ciepło, pozostało rozmyte. To tam pojawiają się fazony. Podobnie jak fonony, które rządzą wibracjami termicznymi w materiałach, fazony są trybami niskiej częstotliwości spowodowanymi przez przesunięcia atomowe-ale do tej pory, tylko istniały w symulacjach.
„Nie można łatwo pozbyć się fasonów; to jest błogosławieństwo i przekleństwo”-powiedział starszy autor Pinshane Huang. „Zawsze tam byli-zachowując materialne zachowanie-ale tak naprawdę nie widzieliśmy ich.” Zmieniło się to wraz z wykorzystaniem rozbieżności elektronów przez zespół, który wykorzystywał rozmycie elektronów, a także technika mikroskopii.Korzystając z tego, uchwycili obrazy o najwyższej rozdzielczości, jakie kiedykolwiek zrobione z pojedynczych atomów, ujawniając wibracje indukowane ciepłem w skręconym dwuwarstwowym diselenide (WSE₂). „Zaledwie kilka lat temu jeden angstrom był granicą”-powiedział Huang.„Teraz patrzymy na ruchy tak małe jak 0,05 angstromy - autuje, aby sam ciepło porusza atomy”.
Poza obrazami ten skok otwiera drzwi do projektowania materiałów z precyzyjnie zmodyfikowanymi zachowaniami termicznymi.Zespół wspomniał o tym, wyobraź sobie, że wskazując jedną wadę, która jest wąskim gardłem.Dzięki tej wiedzy mogą zrewolucjonizować zarządzanie termicznie w skali atomowej.Twierdzili, że mogą teraz obserwować, jak atomy drżą - i budować mądrzejszą technologię od upałów.
