مشاهده انتقال فاز نانوبلورها با استفاده از TEAM

محققان در حال تحقیق روی انتقال ساختاری تک بلورها هستند. از این مواد می‌توان
برای تولید نسل جدیدی از باتری‌ها و ادوات جاذب انرژی خورشیدی استفاده کرد.
پژوهشگران آزمایشگاه ملی لورنس در برکلی موفق شدند برای اولین بار انتقال
ساختاری را در یک نانوبلور سولفید مس مشاهده کنند. این نیمه‌هادی می‌تواند
نقش مهمی در فناوری‌های انرژی داشته باشد.

پاول آلیویساتوس و همکارانش با استفاده از میکروسکوپ TEAM 0.5 که یکی از
قدرتمندترین میکروسکوپ‌های TEAM در دنیا است، موفق شدند انتقال ساختاری را
در نانوبلورهای سولفید مس مشاهده کنند. این تغییر میان دو حالت جامد
کلکوسایت پایین و بالا اتفاق افتاده است. چنین تغییری کاملا مرتبط با درک
پدیده‌هایی مانند انتقال یون درون الکترودها در طول شارژ و دشارژ باتری‌ها
است.

پاول آلیویساتوس می‌گوید TEAM مورد
استفاده در این پروژه با اپتیک الکترونی و سیستم‌ها ضبط پیشرفته قادر است
با حساسیت یک اتم تصویربرداری کند. این وسیله فرصت خوبی برای مطالعه
دینامیک انتقال ساختاری به‌صورت زنده با قدرت تفکیک اتمی باشد.

او می‌افزاید در این پروژه ما توانستیم دینامیک انتقال ساختاری در نانومیله‌های
سولفید مس را با جزئیات بالا از حالت کلکوسایت کم به حالت کلکوسایت زیاد
مشاهده کنیم. ما دریافتیم که این دینامیک به‌شدت وابسته به نقص‌های موجود
روی نانومیله‌های بلوری است. با استفاده از این راهبرد می‌توان مانع چنین
انتقال حالتی شد یا حتی می‌توان از این راهبرد برای ایجاد این دینامیک در
طراحی مواد استفاده کرد.

مفهوم عمومی انتقال فاز آن است که یک ماده در برابر تغییر دما از حالت جامد
به مایع یا گاز تبدیل می‌شود. اما مواد جامد به‌خصوص وقتی در مقیاس نانو
هستند، با انتقال دمای ساختار بلوری‌ آنها می‌تواند بین دو یا چند فاز
تغییر کند. برای مثال سولفید مس از حالت ساختار شش وجهی پیچیده به فاز
کلکوسایت پایین و حالت کلکوسایت بالا تبدیل می‌شود. چنین انتقال ساختاری می‌تواند
خواص نانوبلور را به‌نحوی تغییر دهد که بتوان از آن در فناوری‌‌های مختلف
استفاده کرد.

پیش از میکروسکوپ TEAM، جزئیات چنین نوساناتی میان دو حالت فازی در
نانوبلورها قابل مشاهده نبودند. نتایج بدست آمده در این پروژه می‌تواند
مورد توجه بسیاری از محققان علاقه‌مند در حوزه تحقیقات نظری باشد، کسانی که
روی شبیه سازی انتقال ساختاری در جامدات کار می‌کنند. TEAM مخفف عبارت
میکروسکوپ انحراف اصلاح شده الکترونی عبوری است. با استفاده از TEAM0.5 و
TEAM 1 می‌توان تصاویر با قدرت تفکیک نیم آنگستروم گرفت.