گروهی از محققان انگلیسی و آمریکایی از یک میکروسکوپ الکترونی عبوری با تفکیک‌پذیری بالا برای مشاهده رشد نانوسیم‌های ژرمانیوم در طول فرایند رسوب‌دهی شیمیایی بخار بهره بردند.
مشاهده رشد نانوسیم‌ها
محققان دانشگاه کمبریج در انگلیس و آی‌بی‌ام در آمریکا از یک میکروسکوپ الکترونی عبوری با تفکیک‌پذیری بالا برای مشاهده رشد نانوسیم‌های ژرمانیوم در طول فرایند رسوب‌دهی شیمیایی بخار بهره بردند. این روش به‌‌وضوح رشد نانوسیم‌ها را به‌‌صورت بلادرنگ و با تفکیک‌پذیری شبکه اتمی نشان می‌دهد. از این روش می‌توان برای کنترل چگونگی رشد نانوسیم‌ها در حین سنتز آنها که برای استفاده از این نانوساختارها در دنیای واقعی ضروری است، استفاده کرد.
استفان هافمن و گروهش این نتایج را با استفاده از میکروسکوپ الکترونی عبوری محیطی (ETEM) به‌‌دست آوردند. در این روش میکروسکوپ الکترونی عبوری با تفکیک‌پذیری بالا با «رسوب‌دهی شیمیایی بخار در فشار پایین» ترکیب می‌شود. آندرو گامالسکی یکی از اعضای گروه پژوهشی می‌گوید: «ETEM یک روش میکروسکوپی نسبتاً جدید است که امکان مشاهده رشد کاتالیزوری نانوساختارهای مختلف را ایجاد می‌کند».
این پژوهشگران از ETEM برای مشاهده نانوذرات کاتالیزوری طلا که در معرض گاز دی‌ژرمان قرار گرفته بود، استفاده کردند. به‌‌محض اینکه این گاز با نانوذرات طلا برخورد می‌کند، به ژرمانیوم و هیدروژن تجزیه می‌شود. ژرمانیوم آزاد شده همانند قطرات آب روی شیشه، روی سطح طلا را خیس کرده و سپس روی کاتالیزور جامد پخش می‌شود.
محققان توانستند با استفاده از این میکروسکوپ تغییر فاز را در یک آلیاژ Au1–xGex مشاهده کنند. با این کار امکان مشاهده حالت‌های گذار که با استفاده از روش‌های دیگر امکان‌پذیر نیست، فراهم شد. گامالسکی می‌گوید این کشف بسیار جالب است، زیرا نشان می‌دهد دینامیک انتقال فاز در مقیاس نانو می‌تواند با همتای توده‌ای خود تفاوت داشته باشد.
او می‌افزاید: «جالب‌ترین بخش این تحقیق مشاهده فاز مایع Au-Ge در دمای ۲۴۰ درجه سانتی‌گراد بود که بیش از ۱۰۰ درجه پایین‌تر از دمای ذوب توده‌ای یا دمای اُتکتیک Au-Ge است».
انتقال فاز در سامانه‌های نانومقیاس
این کشف نشان می‌دهد نانوسیم‌های ژرمانیوم می‌توانند به‌‌صورت موقتی در زیر نقطه اُتکتیک از ذرات کاتالیزور مایع رشد داده شوند. این تحقیق جزئیات انتقال فاز در سامانه‌های نانومقیاس و به‌‌صورت خاص، چگونگی نقش‌آفرینی فازهای نیمه‌پایدار را در مراحل اولیه رشد نانوسیم‌های ژرمانیوم نشان می‌دهد.
گامالسکی می‌گوید: «انتقال فازی که ما در سامانه Au-Ge مشاهده کردیم، با انتقال فاز معمول تفاوت زیادی دارد. تصور بر این است که انتقال فاز معمولی با تغییرات ایجاد شده در دما، فشار یا حجم اتفاق می‌افتد. در اینجا تغییر فاز با افزایش غلظت ژرمانیوم روی می‌دهد. این امر شبیه ذوب شدن یخ هنگام افزودن نمک به آن است».
جزئیات این تحقیق در مجله Nano Letters منتشر شده است.
