مطالعهی نواقص بلوری در مواد اهمیت بسیاری دارد؛ اما اگر این نقصها در حد اتمی باشند مطالعه بر روی آنها با دشواریهایی همراه است. یک گروه تحقیقاتی اتریشی گام مؤثری در جهت درک بهتر این نقصهای اتمی برداشتهاست. آنها این کار را با ادغام دو روش ویژه انجام دادند.
استفاده از ضد ماده برای کشف اسرار مواد نانوبلوری
مطالعهی نواقص بلوری در مواد اهمیت
بسیاری دارد؛ اما اگر این نقصها در حد اتمی باشند مطالعه بر روی آنها با
دشواریهایی همراه است. یک گروه تحقیقاتی اتریشی گام مؤثری در جهت درک بهتر
این نقصهای اتمی برداشتهاست. آنها این کار را با ادغام دو روش ویژه انجام
دادند.
مواد نانوبلوری تودهای، بهدلیل سختی بالا و سهولت چکشیخوری سؤالات
زیادی را در میان محققان ایجاد کردهاند. محققان دانشگاه گراز در اتریش، با
انجام آزمایشهایی به این سؤالات پاسخ دادند؛آنها سیستمی طراحی کردند که با
آن میتوان تغییرات ساختاری را بهصورت زنده مشاهده کرد که با این کار
امکان مطالعهی نواقص ساختاری اتمی وجود خواهد داشت. نانوبلورهای فلزی شامل
تعداد بیشماری دانه به ابعاد کوچکتر از ۱۰۰ نانومتر است. ساختار این
نانوبلورهای فلزی بسیار منظم است و اتمها بهصورت متراکم به هم چسبیدهاند؛
اما زمانی که فلز ساخته میشود، نقصهایی در آن وجود دارد که این نظم را به
هم میزند؛ برای مثال یک لایهی دقیقاً روی لایهی دیگر قرار نگرفتهاست.
یک اتم گم شده یا ردیفها درست چیده نشدهاند. آنها از دو روش برای بررسی
این نقصها استفاده کردند و نتایج کار خود را در قالب مقالهای در نشریهی
Physical Review Letters چاپ کردند.
از آنجا که شناسایی نقصهای اتمی در مقیاس
نانو، کار بسیار دشواری است، محققان از پوزیترون برای این کار استفاده
کردند. پوزیترون مادهای کوچکتر از اتم بوده که تقریباً شبیه الکترون است
و تنها یک تفاوت کوچک با الکترون دارد و آن بار مثبت آن در مقابل بار منفی
الکترون است؛ بنابراین اگر این دو با هم برخورد کنند، یکدیگر را حذف میکنند.
در نواحیای که نقص بلوری وجود دارد، تعداد کمتری از الکترون در آنجا یافت
میشود و در نتیجه فرایند حذف، کمتر اتفاق میافتد؛ بنابراین پوزیترون نقش
جاسوس را بازی کرده و اطلاعات خوبی دربارهی نقصهای اتمی ارائه میکند. از
این روش میتوان در آنالیز سریع فرایند نقص اتمی از آن استفاده کرد. برای
انجام این پروژه، محققان از رآکتور FRM II دانشگاه صنعتی مونیخ استفاده
کردند که پرقدرتترین پرتو پوزیترون دنیا را دارد.
علاوه بر فرایند حذف الکترون-پوزیترون، محققان با استفاده از دیلاتومتری،
میزان تغییرات طول را در هنگام رخ دادن این فرایند محاسبه کردند. ترکیب این
دو روش نشان داد که برخی از خواص اسرارآمیز مواد تودهای نانوبلوری به نقصهای
آنها مرتبط است. ریشهی ایجاد چنین نقصهایی در فرایند تولید فلزات نهفتهاست.
فرایند تولید این مواد بسیار پیچیده بوده که منجر به ایجاد این نقصها میشود.
