Raziskovalci manipulirajo z individualnimi grafenskimi dislokacijami na atomski lestvici

Dominion (2018) - full documentary [Official] (Junij 2019).

Anonim

Materiali se lahko plastično deformirajo vzdolž atomskih lestvic, ki jih imenujemo dislokacije. Veliko tehnićnih aplikacij, kot je kovanje, temeljijo na tem temeljnem procesu, vendar se moć dislokacij izkoristi tudi v zaledenelih obmoćjih avtomobilov, na primer, kjer dislokacije varujejo żivljenja s preoblikovanjem energije v plastićne deformacije. Raziskovalci FAU so zdaj našli način manipuliranja posameznih dislokacij neposredno na atomski lestvici.

Z uporabo napredne in elektronske mikroskopije so raziskovalci v skupini prof. Erdmann Spiecker odprli nove načine za raziskovanje osnov plastičnosti. Objavili so svoje ugotovitve v Science Advances.

Najtanjši vmesnik z napakami

Leta 2013 je interdisciplinarna skupina raziskovalcev v FAU odkrila dislokacije v dvopredmetnem grafenu - revolucionarno študijo, ki je bila objavljena v Nature. Napake v liniji so bile med dvema ravnima, atomsko tanjšimi listi ogljika - najtanjšim vmesnikom, kjer je to mogoče. "Ko smo odkrili dislokacije v grafinu, smo vedeli, da ne bodo le zanimivi za to, kar počnejo v določenem gradivu, temveč tudi, da bi lahko služili kot idealni modelni sistem za študij plastičnosti na splošno", pojasnjuje prof. Spiecker. Njegova ekipa dveh doktorskih kandidatov je iskala način za interakcijo z njimi.

Potreben je močan mikroskop za prikaz dislokacij. Raziskovalci iz Erlangena so strokovnjaki na področju elektronske mikroskopije in nenehno razmišljajo o načinih širjenja tehnike. "V zadnjih treh letih smo stalno razširili možnosti našega mikroskopa, da deluje kot delovno okolje na nanometru, " pravi Peter Schweizer. "Zdaj ne moremo samo videti nanostruktur, ampak tudi z njimi komunicirati - na primer s pritiskom na njih, z uporabo toplote ali električnega toka." V jedru tega instrumenta so majhne robotske roke, ki jih je mogoče premikati z natančnostjo nanometrskega merila. Te roke lahko opremimo z zelo finimi iglami, ki jih je mogoče premakniti na površino grafena. Za natančno kontrolo so potrebne posebne vhodne naprave.

Plastičnost na dosegu roke

Na mikroskopu, kjer so bili izvedeni poskusi, je veliko znanstvenih instrumentov in dva nadzornika video iger. "Učenci pogosto vprašajo, za kaj so gamepads, " pravi Christian Dolle. "Seveda pa se uporabljajo izključno za znanstvene namene. Ne morete usmerjati ročne robotske roke s tipkovnico, potrebujete nekaj, kar je bolj intuitivno. Potrebno je nekaj časa, da postanete strokovnjak, potem pa celo nadzorujete atomsko- pomanjkljivosti v okvari velikosti so možne. "

Ena stvar, ki je na začetku začudeno presenetila raziskovalce, je bila odpornost grafena na mehanski stres. "Ko razmišljate o tem, je samo dve plasti atomov ogljika - in v to pritisnemo zelo ostri iglo", pravi Peter Schweizer. Za večino materialov bi bilo to preveč, vendar je znano, da je grafen vzdržal skrajne napetosti. To je omogočilo raziskovalcem, da dotaknejo površino materiala s finim volframovim vrhom in povlečejo napake okrog. "Ko smo ga prvič poskusili, nismo verjeli, da bi delovalo, potem pa smo bili presenečeni nad vsemi možnostmi, ki so se nenadoma odprle." Z uporabo te tehnike bi raziskovalci lahko potrdili dolgoletne teorije o napakah in odkrivali nove. "Brez neposrednega nadzora dislokacije ne bi bilo mogoče najti vseh teh interakcij, " pravi Dolle.

"Brez najsodobnejših instrumentov in časa, da poskusite nekaj novega, to ne bi bilo mogoče, " pravi Spiecker. "Pomembno je, da raste z novimi razvoji in poskusite razširiti tehnike, ki jih imate na voljo."

menu
menu