A câmera eletrônica registrou o movimento dos átomos em tempo real
Físicos do Laboratório Nacional de Aceleradores SLAC da Universidade de Stanford realizaram um experimento único. Eles conseguiram detectar o movimento de átomos individuais na monocamada de dissulfeto de molibdênio MoS 2 com uma espessura de três átomos . Para fotografar, foi utilizada a chamada "câmera de elétrons", na qual o efeito da difração de elétron ultra-rápida (UED) é medido.Este é o primeiro experimento usando uma câmera UED. Portanto, assistir a animação com o movimento de átomos em trilhões de segundo é um pouco incomum.O estudo de monocamadas é especialmente interessante porque é um material muito incomum. Filmes com uma espessura de molécula única exibem propriedades físicas inesperadas. Por exemplo, resistência mecânica extrema ou supercondutividade. O mesmo dissulfeto de molibdênio é amplamente utilizado como lubrificante banal (lubrificante), mas mostra propriedades interessantes se for esticado em uma monocamada. Em sua forma usual, a graxa é um isolador, mas a monocamada MoS 2 conduz excelente corrente.A ilustração mostra o modelo calculado da monocamada MoS 2 , que foi experimentada no Laboratório Nacional de Aceleradores SLAC: sua estrutura ideal (a), estrutura a 27ºC (b) e estrutura a 620ºC ©.
Abaixo está uma visualização de dados reais obtidos pela exposição a pulsos de laser ultracurtos em uma monocamada.
Dentro de um bilionésimo de segundo, o pulso cria "amolgadelas" com uma profundidade de mais de 15% da espessura do material.Como a câmera funciona
O princípio da difração de elétrons é baseado no fato de que o comprimento de onda de um elétron depende de sua energia. O momento (direção do movimento) muda quando um elétron passa por outro material. No nosso caso, através da monocamada do MoS 2 .Assim, usamos um pulso ultracurto de elétrons de alta energia (a onda azul na ilustração) para "varrer" o estado dos átomos da monocamada (bolas azuis e amarelas), após enviar o excitante pulso do laser (onda vermelha).
O detector determina o estado dos elétrons recebidos da "grade de difração" da monocamada. De acordo com esses dados, você pode fazer uma foto com a disposição dos átomos. O equipamento permite acompanhar o movimento dos átomos em tempo real.Segundo especialistas, o novo método de filmagem de átomos em um material, juntamente com informações relacionadas de um acelerador linear (Linac Coherent Light Source, LCLS), "cria oportunidades sem precedentes para pesquisas ultra-precisas em várias disciplinas científicas, da ciência dos materiais à química e biotecnologia".Este também é um passo importante para o design de dispositivos a partir de materiais com a espessura de uma molécula. Eles podem ser usados em eletrônica, química (como catalisadores), energia (monocamadas convertem muito eficientemente a energia luminosa). Em geral, a forte sensibilidade das monocamadas à luz sugere a idéia de controlar suas propriedades físicas usando pulsos de luz. Mas, para isso, primeiro você precisa entender com precisão a natureza das transformações estruturais que ocorrem nas monocamadas.Tendo estudado cuidadosamente as propriedades das monocamadas de diferentes materiais, os cientistas começarão a misturá-las, compondo materiais compósitos com propriedades ópticas, mecânicas, eletrônicas e químicas completamente novas.Um artigo científico que descreve o experimento foi publicado na revista Nano Letters em 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/pt384059/
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