16:59 2022-06-24
science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu
_ Grafenul „fierbinte” dezvăluie migrarea atomilor de carbon
_ Grafenul „fierbinte” dezvăluie migrarea a atomilor de carbon
Migrarea atomilor de carbon pe suprafața grafenului nanomaterial a fost recent măsurată pentru prima dată. Deși atomii se mișcă prea repede pentru a fi observați direct cu un microscop electronic, efectul lor asupra stabilității materialului poate fi acum determinat indirect în timp ce materialul este încălzit pe o placă microscopică fierbinte. Studiul realizat de cercetătorii de la Facultatea de Fizică a Universității din Viena a fost publicat în revista Carbon.
Carbonul este un element esențial pentru toată viața cunoscută și există în natură în primul rând sub formă de grafit sau diamant. În ultimele decenii, oamenii de știință din materiale au creat multe forme noi de carbon, care includ fullerene, nanotuburi de carbon și grafen. În special, grafenul a făcut obiectul unor cercetări intense, nu numai datorită proprietăților sale superlative, ci și pentru că este deosebit de potrivit pentru experimente și modelare. Cu toate acestea, nu a fost posibil să se măsoare unele procese fundamentale, inclusiv mișcarea atomilor de carbon pe suprafața sa. Această migrare aleatorie este originea atomică a fenomenului de difuzie.
Difuzia se referă la mișcarea naturală a particulelor precum atomii sau moleculele din gaze, lichide sau solide. În atmosferă și oceane, acest fenomen asigură o distribuție uniformă a oxigenului și a sării. În industriile tehnice, este de o importanță centrală pentru producția de oțel, bateriile litiu-ion și pilele de combustie, pentru a numi doar câteva exemple. În știința materialelor, difuzia la suprafața solidelor explică modul în care au loc anumite reacții catalitice și se cultivă multe materiale cristaline, inclusiv grafenul.
Ratele de difuzie la suprafață depind în general de temperatură: cu cât mai cald, cu atât mai repede migrează atomii. În principiu, măsurând această viteză la diferite temperaturi, putem determina bariera energetică care descrie cât de ușor este pentru atomi să spere de la un loc de pe suprafață la altul. Cu toate acestea, acest lucru este imposibil prin imagistica directă dacă nu stau suficient de mult timp, ceea ce este cazul atomilor de carbon de pe grafen. Astfel, până acum, înțelegerea noastră s-a bazat pe simulări pe computer. Noul studiu depășește această dificultate prin măsurarea indirectă a efectului acestora în timp ce se încălzește materialul pe o placă microscopică fierbinte în interiorul unui microscop electronic.
Prin vizualizarea structurii atomice a grafenului cu electroni în timp ce ocazional scot atomii, cercetătorii ar putea determinați cât de repede trebuie să se miște atomii de carbon de la suprafață pentru a explica umplerea găurilor rezultate la temperaturi ridicate. Combinând microscopia electronică, simulările pe computer și înțelegerea interacțiunii procesului de imagistică cu difuzia, a putut fi măsurată o estimare a barierei energetice.
„După o analiză atentă, am indicat valoarea la 0,33. electronvolți, oarecum mai mici decât se aștepta”, afirmă autorul principal Andreas Postl. Studiul este, de asemenea, un exemplu de serendipitate în cercetare, deoarece scopul inițial al echipei a fost de a măsura dependența de temperatură a acestor daune de iradiere. „Sincer, acest lucru nu a fost ceea ce ne-am propus inițial să studiem, dar astfel de descoperiri în știință se întâmplă adesea prin urmărirea persistentă a detaliilor mici, dar neașteptate”, conchide autorul principal Toma Susi.
Comentarii:
Adauga Comentariu