Grafen sandviçinin içinden soy gaz atomlarının anlık görüntüsü çıkıyor - Fizik Dünyası

Viyana, Avusturya ve Helsinki, Finlandiya Üniversitelerindeki bilim insanları, oda sıcaklığındaki soy gaz atomu kümelerinin ilk doğrudan görüntülerini, onları iki kat grafenden yapılmış bir "sandviç" içine hapsederek yakaladılar. Transmisyon elektron mikroskobu kullanılarak alınan görüntüler, temel yoğun madde fiziği araştırmalarına yardımcı olabilir ve kuantum teknolojisinde uygulamalara sahip olabilir.

Fizikçinin önderliğinde Jani KotakoskiEkip, görüntüleri radyasyonun grafenin (sadece bir atom kalınlığında bir karbon tabakası) ve zayıf van der Waals etkileşimleriyle bir arada tutulan diğer iki boyutlu malzemelerin özelliklerini nasıl değiştirdiğini incelerken elde etti. Bilim adamları, çok katmanlı bir grafen örneğini ışınlamak için soy gaz iyonlarını kullandıklarında, iyonların malzemenin iki tabakası arasında sıkışıp kalabileceğini fark ettiler. Bunun gerçekleşmesi için, ışınım yapan iyonların enerjisinin tam olarak doğru olması gerekiyordu: ilk tabakayı geçebilecek kadar hızlı ama ikinci tabakayı geçemeyecek kadar hızlı.

Ekip üyesi, "Bunu soy gaz iyonlarını çok katmanlı yapılara yerleştirerek başardık" diye açıklıyor. Manuel Langle, kim başladı 2017 sonlarında yüksek lisans tezi sırasında bu proje üzerinde çalışıyor. "İmplante edilmiş iyonları beş katmanlı bir örnekte bulursak ancak iki katmanlı bir örnekte bulamazsak, enerjinin çok yüksek olduğunu biliyoruz."

dergisinde yayınlanan çalışmalarında Tabiat MalzemelerAraştırmacılar, taramalı transmisyon elektron mikroskobu (STEM) kullanarak kripton ve ksenon iyon kümeleri üzerinde çalıştılar. Kriptonla ışınlanmış numuneler için iki grafen katmanı arasında başarılı implantasyonun 60 eV'de gerçekleştiğini buldular. Ksenon ışınlanmış numuneler için "tatlı nokta" 55 eV ile 65 eV arasındaydı.

Yoğun biçimde paketlenmiş iki boyutlu nanokümeler

Soy gazlar çoğunlukla atıl olduğundan ve nadiren kimyasal bağlar oluşturduğundan, atomlar grafen sandviçleri içinde serbestçe hareket edebilir. Ancak belirli bölgelerde iki veya daha fazla atom bir araya gelerek düzenli, yoğun şekilde paketlenmiş iki boyutlu nanokümeler oluşturabilir. Bu nanokümeler, çok zayıf etkileşimli sistemlere ilişkin çalışmalar için mükemmel bir test ortamı oluşturur.

Araştırmacılar, 100'e kadar atomdan oluşan ksenon kümelerinin katı sistemler gibi davrandığını, ancak 16 kadar az atom içeren kripton kümelerinin bazen sıvı benzeri davranış sergilediğini buldu. Henüz nedenini anlamasalar da, bu bulgunun kapsüllenmiş van der Waal materyallerine odaklanan yeni bir çalışma alanı açabileceğini söylüyorlar.

Tek atomlar bir grafen sandviçinin içinde yüzer

 Längle'a göre ve KotakoskiBu yapılara yönelik uygulamaları şu anda tahmin etmek zordur. Ancak soy gazlar ışık kaynaklarında ve lazerlerde rutin olarak kullanıldığından, gelecekte kuantum bilgi teknolojisinde kullanımları olabilir.

 İleriye baktığımızda Viyana-Helsinki ekibi şimdi deneyleri farklı sıcaklık ve basınçlarda tekrarlamayı planlıyor. Längle, "Ayrıca gaz karışımlarını incelemeyi ve altıgen bor nitrür (bazen 'grafenin kuzeni' olarak da adlandırılır) veya çok katmanlı yapılar gibi farklı iki boyutlu malzemeleri incelemeyi planlıyoruz" dedi. Fizik dünyası.