Електронна камера захопила рух атомів в режимі реального часу

р.



Фахівці Національного Accelerator Lab SLAC в Університеті Stanford провели унікальний експеримент. Вони змогли реєструвати рух індивідуальних атомів в моношаровому молібденовому дісульфіді MoS2, товщиною трьох атомів. Для зйомки використовується так звана «електронна камера», в якій вимірюється ефект надфазної електронної дифракції.

Це перший експеримент за допомогою UED камери. Таким чином, перегляд анімації з переміщенням атомів у трильйонах другого трохи незвично.

Вивчення моношарів є особливо цікавим, оскільки це дуже незвичайний матеріал. Молодіжні фільми часто експонують несподівані фізичні властивості. Наприклад, екстремальна механічна міцність або надпровідність. Цей же молібден дісульфід широко використовується як банальний мастильний матеріал (лубариант), але показує цікаві властивості, якщо простягається в моношаровій. У своїй нормальній формі мастильний засіб є ізолятором, але моношаровий МС2 проводить поточне.

Все ще не зрозуміло, чому це відбувається. Новий науковий інструмент допоможе вивчити цю тему.

Цей ілюстрацій показує обчислювальну модель моношара MoS2, яка експериментувала з лабораторією SLAC: його ідеальна структура (а), структура 27oC (b), структура 620oC.



Нижче наведено візуалізацію реальних даних, отриманих при впливі на моношарові ультрафіолетові лазерні імпульси.



У трильйоні другого імпульсу створює відступи понад 15% товщини матеріалу.

Як працює камера
Принцип електронної дифракції ґрунтується на тому, що довжина хвилі електрона залежить від його енергії. Енергетичні зміни при переході електрона через інший матеріал. У нашому випадку через моношарову М2.

Таким чином, ми використовуємо ультракоротний імпульс високоенергетичних електронів (синій хвилі в ілюстрації) до «скану» стану атомів моношарового (синього і жовтого бісеру), перед відправкою променевого імпульсу лазера (червона хвиля).



Детектор визначає стан електронів, отриманих від «дифракційних решіток» моношарової. З цих даних можна зробити картину розташування атомів. Устаткування дозволяє відстежувати рух атомів в режимі реального часу.

Згідно з експертами, новий метод атомів відео та відеоматеріалів у матеріалі, разом з супроводжуючою інформацією від лінійного акселератора (Linac Coherent Light Source, LCLS), «відтворює безпрецедентні можливості для ультра-підготовки досліджень у різних наукових дисциплінах, з матеріалів науки до хімії та біотехнології. й

Це також важливий крок до побудови пристроїв, виготовлених з матеріалів, одна молекула товста. Вони можуть використовуватися в електроніка, хімія (як каталізатори), енергія (моно шари дуже ефективні при перетворенні легкої енергії). В цілому, сильну чутливість моношарових до світла дає уявлення про контроль своїх фізичних властивостей за допомогою імпульсів світла. Але для цього необхідно спочатку зрозуміти характер структурних трансформацій, які відбуваються в моношарах.

Після ретельного вивчення властивостей моношарів з різних матеріалів вчені почнуть змішати їх, зробити композитні матеріали з абсолютно новими оптичними, механічними, електронними та хімічними властивостями.



У журналі Nano Letters 31 серпня 2015 (E. M. Mannebach та ін., Nano Letters, 31 серпня 2015 р. DOI: 10.1021/acs.nanolett.5b02805).

Джерело: geektimes.ru/post/262352/