Vibrazioni atomiche catturate in 2D
Utilizzando l'imaging di elettroni ultra-precise, i ricercatori visualizzano vibrazioni atomiche sfuggenti, aprendo la strada alla gestione termica a livello di atomo e all'elettronica di nuova generazione.
Le vibrazioni non sono solo il brusio di uno smartphone: si increspano a livello atomico e ora, per la prima volta, gli scienziati possono vederli.Gli ingegneri del Grainger College of Engineering dell'Università dell'Illinois Urbana-Champaign hanno usato l'imaging di elettroni avanzati per catturare fenomeni vibrazionali nascosti nei materiali 2D, che hanno recitato un nuovo capitolo della scienza del calore di nanoscala.
Il loro studio conferma l'esistenza di una classe di vibrazioni un tempo teoriche chiamate fasoni in materiali a doppio strato 2D intrecciati: struttura in cui gli strati tinici di atomo sono leggermente disallineati.Questi sistemi moiré sono candidati caldi per l'elettronica futura grazie alle loro proprietà sintonizzabili, ma il modo in cui il calore si comporta in essi è rimasto confuso. Questo è dove arrivano i fasi. Come i fononi, che governano le vibrazioni termiche nei materiali, i phanoni sono modalità a bassa frequenza causate da turni atomici-ma ora sono esistiti solo in simulazioni.
"Non puoi facilmente sbarazzarti dei phanoni; questa è la benedizione e la maledizione", ha detto l'autore senior Pinshane Huang. "Sono sempre stati lì-il comportamento del materiale di formazione-ma in realtà non li avevamo visti." Ciò è cambiato con l'uso del Ptychography elettronUsando questo, hanno catturato le immagini di massima risoluzione mai scattate di singoli atomi, rivelando vibrazioni indotte dal calore in twilayer Tungsten Dalgsen Diselenide (WSE₂). "Solo pochi anni fa, un Angstrom era il limite", ha detto Huang."Ora stiamo guardando movimenti piccoli come 0,05 angstrom, per vedere il calore spostare gli atomi."
Oltre alle immagini, questo salto apre le porte alla progettazione di materiali con comportamenti termici ingegnerizzati.Il team ha affermato che, immagina di individuare un singolo difetto che è il flusso di calore di bottiglia.Con questa conoscenza, potrebbero rivoluzionare la gestione termica su scala atomica.Hanno affermato di poter ora guardare gli atomi rabbrividi e costruire una tecnologia più intelligente dal calore.
