Наносонар гледа в сърцето на металите

Нов метод прави пръстени видими под повърхността

На медна повърхност сканиращ тунелиращ микроскоп разпознава пръстеновидни структури (изображение с размери около 9 на 9 нанометра). Тези неравности в разпределението на електрон се причиняват от много ниско разположени кобалтови атоми. © Forschungszentrum Jülich
чете на глас

Точно както сонар излъчва звукови вълни за изследване на тъмните дълбочини на океаните, електроните от сканиращите тунелни микроскопи могат да бъдат използвани за изучаване на дълбоко скрити свойства на атомната решетка на металите. Както сега отчитат изследователи от Гьотинген, Хале и Юлич в списание „Science“, те са направили по този начин така наречените повърхности на Ферми вътре; Те определят основните свойства на металите.

"Повърхностите на Ферми придават на металите истинската им личност", обяснява проф. Стефан Блюгел, директор в Института за изследвания на твърдото тяло в Юлич. Важни свойства, като проводимост, топлинен капацитет и магнетизъм, се определят от тях. Най-енергийните електрони се движат по повърхностите на Ферми в атомната мрежа. В зависимост от формата на повърхностите и подвижността на електроните, те определят физичните свойства на металите.

Деформираните пръстени разкриват свойства

В последното си издание изследователите съобщават, че използват сканиращ тунелен микроскоп, за да насочат електроните в медна проба. Докато електроните се разпространяват като вълни, те преминават през метала и се разпръскват и отразяват при препятствия в дълбочината, като отделни атоми на кобалт. "Суперпозицията на входящите и изходящите вълни е толкова силна", обяснява Самир Лунис от изследователския център Юлич, който направи теоретичните изчисления на експеримента, "че те трябва да бъдат измерени със сканиращия тунелиращ микроскоп на повърхността като пръстеновидни структури".

При компютърна симулация изследователите от Джулих успяха да покажат коя форма на пръстените приема на кристалната решетка на мед. © Forschungszentrum Jülich

Леко деформираните пръстени на повърхността позволяват да се правят директни изводи за формата на повърхностите на Ферми и дълбочината на атома на кобалта, точно както сонар разпознава океанското дъно от отразените звукови вълни. "С усъвършенствани методи със сигурност ще бъде възможно да се разберат подробно дълбоко разположени чужди атоми и интерфейси между атомните решетки", обяснява Лунис. За своите симулации на експеримента със сканираща сонда той използва и суперкомпютъра JUMP в суперкомпютърния център J lich.

Придружаващата „Статия за перспектива“ в списанието Science възхвалява иновативния подход. Сканиращ тунелен микроскоп служи предимно за измерване на повърхността на пробите. Благодарение на теоретичната работа на J lich, сега е възможно да се получи пряк поглед върху дълбините на твърдите частици и да се разберат интересни ефекти от наносветите. показ

(Forschungszentrum J lich, 27.02.2009 - НПО)