La cámara electrónica registró el movimiento de los átomos en tiempo real.
Los físicos del Laboratorio Nacional de Aceleradores SLAC de la Universidad de Stanford realizaron un experimento único. Se las arreglaron para detectar el movimiento de átomos individuales en la monocapa de disulfuro de molibdeno MoS 2 con un espesor de tres átomos . Para el disparo, se utilizó la llamada "cámara electrónica", en la que se mide el efecto de la difracción de electrones ultrarrápida (UED).Este es el primer experimento con una cámara UED. Por lo tanto, ver animación con el movimiento de átomos en billones de segundos es un poco inusual.El estudio de monocapas es especialmente interesante porque es un material muy inusual. Las películas de un solo grosor de molécula a menudo exhiben propiedades físicas inesperadas. Por ejemplo, resistencia mecánica extrema o superconductividad. El mismo disulfuro de molibdeno se usa ampliamente como lubricante banal (lubricante), pero muestra propiedades interesantes si se estira en una monocapa. En su forma habitual, la grasa es un aislante, pero la monocapa MoS 2 conduce una corriente excelente.La ilustración muestra el modelo calculado de la monocapa MoS 2 , que se experimentó en el Laboratorio Nacional de Aceleradores SLAC: su estructura ideal (a), estructura a 27ºC (b) y estructura a 620ºC ©.
A continuación se muestra una visualización de datos reales obtenidos por exposición a pulsos láser ultracortos en una monocapa.
En una billonésima de segundo, el pulso crea "abolladuras" con una profundidad de más del 15% del grosor del material.Como funciona la camara
El principio de difracción de electrones se basa en el hecho de que la longitud de onda de un electrón depende de su energía. El momento (dirección del movimiento) cambia cuando un electrón pasa a través de otro material. En nuestro caso, a través de la monocapa de MoS 2 .Por lo tanto, utilizamos un pulso ultracorto de electrones de alta energía (la onda azul en la ilustración) para "escanear" el estado de los átomos de la monocapa (bolas azules y amarillas), después de enviar el excitante pulso láser (onda roja).
El detector determina el estado de los electrones recibidos de la "rejilla de difracción" de la monocapa. De acuerdo con estos datos, puede hacer una imagen con la disposición de los átomos. El equipo le permite rastrear el movimiento de los átomos en tiempo real.Según los expertos, el nuevo método de filmar átomos en un material, junto con información relacionada de un acelerador lineal (Linac Coherent Light Source, LCLS), "crea oportunidades sin precedentes para la investigación ultra precisa en diversas disciplinas científicas, desde la ciencia de los materiales hasta la química y la biotecnología".Este es también un paso importante hacia el diseño de dispositivos a partir de materiales con un grosor de una molécula. Se pueden usar en electrónica, química (como catalizadores), energía (las monocapas convierten muy eficientemente la energía de la luz). En general, la fuerte sensibilidad de las monocapas a la luz sugiere la idea de controlar sus propiedades físicas utilizando pulsos de luz. Pero para esto, primero debe comprender con precisión la naturaleza de las transformaciones estructurales que ocurren en monocapas.Después de estudiar cuidadosamente las propiedades de monocapas de diferentes materiales, los científicos comenzarán a mezclarlas, componer materiales compuestos con propiedades ópticas, mecánicas, electrónicas y químicas completamente nuevas.Un artículo científico que describe el experimento fue publicado en la revista Nano Letters el 31 de agosto de 2015 (EM Mannebach et al., Nano Letters, 31 de agosto de 2015. DOI: 10.1021 / acs.nanolett.5b02805).Source: https://habr.com/ru/post/es384059/
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