La caméra électronique a enregistré le mouvement des atomes en temps réel
Des physiciens du SLAC National Accelerator Laboratory de l'Université de Stanford ont mené une expérience unique. Ils ont réussi à détecter le mouvement des atomes individuels dans la monocouche de bisulfure de molybdène MoS 2 avec une épaisseur de trois atomes . Pour la prise de vue, la soi-disant «caméra à électrons» a été utilisée, dans laquelle l'effet de la diffraction ultra-rapide des électrons (UED) est mesuré.Il s'agit de la première expérience utilisant une caméra UED. Par conséquent, regarder une animation avec le mouvement des atomes en milliers de milliards de secondes est légèrement inhabituel.L'étude des monocouches est particulièrement intéressante car c'est un matériau très inhabituel. Les films d'une seule épaisseur de molécule présentent souvent des propriétés physiques inattendues. Par exemple, résistance mécanique extrême ou supraconductivité. Le même disulfure de molybdène est largement utilisé comme lubrifiant banal (lubrifiant), mais il présente des propriétés intéressantes s'il est étiré en monocouche. Dans sa forme habituelle, la graisse est un isolant, mais la monocouche MoS 2 conduit un excellent courant.L'illustration montre le modèle calculé de la monocouche MoS 2 , qui a été expérimenté au SLAC National Accelerator Laboratory: sa structure idéale (a), sa structure à 27ºC (b) et sa structure à 620ºC ©.
Ci-dessous, une visualisation des données réelles obtenues par exposition à des impulsions laser ultra-brèves sur une monocouche.
En un trillionième de seconde, l'impulsion crée des «bosses» avec une profondeur de plus de 15% de l'épaisseur du matériau.Fonctionnement de la caméra
Le principe de la diffraction électronique est basé sur le fait que la longueur d'onde d'un électron dépend de son énergie. L'élan (direction du mouvement) change lorsqu'un électron passe à travers un autre matériau. Dans notre cas, à travers la monocouche de MoS 2 .Ainsi, nous utilisons une impulsion ultra-courte d'électrons de haute énergie (l'onde bleue dans l'illustration) pour "scanner" l'état des atomes de la monocouche (boules bleues et jaunes), après avoir envoyé l'impulsion laser excitante (onde rouge).
Le détecteur détermine l'état des électrons reçus du "réseau de diffraction" de la monocouche. Selon ces données, vous pouvez faire une image avec la disposition des atomes. L'équipement vous permet de suivre le mouvement des atomes en temps réel.Selon les experts, la nouvelle méthode de filmage des atomes dans un matériau, ainsi que les informations connexes provenant d'un accélérateur linéaire (Linac Coherent Light Source, LCLS), "crée des opportunités sans précédent pour des recherches ultra-précises dans diverses disciplines scientifiques, de la science des matériaux à la chimie et la biotechnologie".Il s'agit également d'une étape importante vers la conception d'appareils à partir de matériaux d'une épaisseur d'une molécule. Ils peuvent être utilisés en électronique, en chimie (comme catalyseurs), en énergie (les monocouches convertissent très efficacement l'énergie lumineuse). En général, la forte sensibilité des monocouches à la lumière suggère l'idée de contrôler leurs propriétés physiques à l'aide d'impulsions lumineuses. Mais pour cela, vous devez d'abord comprendre avec précision la nature des transformations structurelles qui se produisent dans les monocouches.Après avoir soigneusement étudié les propriétés des monocouches de différents matériaux, les scientifiques commenceront à les mélanger, à composer des matériaux composites aux propriétés optiques, mécaniques, électroniques et chimiques complètement nouvelles.Un article scientifique décrivant l'expérience a été publié dans la revue Nano Letters le 31 août 2015 (EM Mannebach et al., Nano Letters, 31 août 2015. DOI: 10.1021 / acs.nanolett.5b02805).Source: https://habr.com/ru/post/fr384059/
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