16:25 2023-01-26
science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu
_ Fizicienii rezolvă ghicitoarea formării cvasicristale bidimensionale din oxizi metalici
_ Fizicienii rezolvă ghicitoarea formarea cvasicristalului bidimensional din oxizi metalici
Structura oxidului de titan bidimensional se rupe la temperaturi ridicate atunci când se adaugă bariu; în loc de hexagoane obișnuite, sunt create inele de patru, șapte și zece atomi care ordonează aperiodic.
O echipă de la Universitatea Martin Luther Halle-Wittenberg (MLU) a făcut această descoperire în colaborare cu cercetătorii de la Institutul Max Planck (MPI) pentru Fizica Microstructurii, Universitatea Grenoble Alpes și Institutul Național de Standarde și Tehnologie (Gaithersburg, S.U.A.), rezolvând astfel ghicitoria formării cvasicristalelor bidimensionale din oxizi metalici. Descoperirile lor au fost publicate în Nature Communications.
Hexagoanele se găsesc frecvent în natură. Cel mai cunoscut exemplu este fagurele, dar grafenul sau diverși oxizi metalici, precum oxidul de titan, formează și ele această structură. „Hexagoanele sunt un model ideal pentru aranjamente periodice”, explică dr. Stefan Förster, cercetător în grupul de fizică a suprafețelor și interfeței de la Institutul de Fizică al MLU. „Se potrivesc atât de perfect încât nu există goluri.”
În 2013, acest grup a făcut o descoperire uimitoare la depunerea unui strat ultrasubțire care conține oxid de titan și bariu pe un substrat de platină și încălzirea acestuia la aproximativ 1.000 de grade. centigrad în vid ultra-înalt. Atomii s-au aranjat în triunghiuri, pătrate și romburi care s-au grupat în forme simetrice și mai mari cu douăsprezece margini. A fost creată o structură cu simetrie de rotație de 12 ori, în loc de periodicitatea de 6 ori așteptată.
Conform lui Förster, „Au fost create cvasicristale care au o structură aperiodică. Această structură este formată din clustere atomice de bază care sunt foarte ordonate, chiar dacă sistematica din spatele acestei ordonări este dificil de perceput de observator.” Fizicienii de la Halle au fost primii la nivel mondial care au demonstrat formarea cvasicristalelor bidimensionale în oxizi metalici.
Mecanismele care stau la baza formării unor astfel de cvasicristale au rămas nedumerite de la descoperirea lor. Fizicienii de la MLU au rezolvat acum această ghicitoare în colaborare cu cercetătorii de la Institutul Max Planck pentru Fizica Microstructurii Halle, Universitatea Grenoble Alpes și Institutul Național de Standarde și Tehnologie (Gaithersburg, S.U.A.).
Folosind elaborate experimente, calcule energetice și microscopia de înaltă rezoluție, au arătat că temperaturile ridicate și prezența bariului creează o rețea de inele de titan și oxigen cu patru, șapte și respectiv zece atomi. „Bariul rupe inelele atomice și le stabilizează”, explică Förster, care conduce proiectul comun.
„Un atom de bariu este încorporat într-un inel de șapte, doi într-un inel de zece”. Acest lucru este posibil deoarece atomii de bariu interacționează electrostatic cu suportul de platină, dar nu formează o legătură chimică cu atomii de titan sau oxigen.
Cu cea mai recentă descoperire, cercetătorii au făcut mai mult decât să clarifice o întrebare fundamentală. a fizicii. „Acum, că avem o mai bună înțelegere a mecanismelor de formare la nivel atomic, putem încerca să fabricăm astfel de cvasicristale bidimensionale, la cerere, în alte materiale relevante pentru aplicații, cum ar fi oxizii metalici sau grafenul”, spune Förster. „Suntem încântați să aflăm dacă acest aranjament special va produce proprietăți complet noi și utile.”
Comentarii:
Adauga Comentariu