پژوهشگران موفق شدند روش جدیدی برای تصویربرداری سه بعدی از ساختار بلوری مواد ارائه کنند. با این روش می‌توان تغییرات بوجود آمده درون نمونه را به‌صورت مستقیم مشاهده کرد.
مشاهده درون نانومواد در سه بعد
پژوهشگران موفق شدند روش جدیدی برای
تصویربرداری سه بعدی از ساختار بلوری مواد ارائه کنند. با این روش می‌توان
تغییرات بوجود آمده درون نمونه را به‌صورت مستقیم مشاهده کرد.
بیشتر مواد جامد از میلیون‌ها بلور کوچک تشکیل شده‌اند که این بلورها به‌هم
چسبیده و یک جامد متراکم را بوجود می‌آورند. جهت‌گیری، اندازه و چیدمان این
بلورها نسبت به‌هم برای تعیین برخی خواص مواد بسیار مهم است.
به‌طور معمول می‌توان با ایجاد یک برش سطحی از بلور، ساختار بلور را مشاهده
کرد و اطلاعات دو بعدی از آن دریافت کرد. در سال‌های اخیر، روش‌های اشعه
ایکس ارائه شده‌اند که با آنها می‌توان درون ماده را مشاهده کرد و یک نقشه
سه بعدی از ساختار آن تهیه کرد. این روش دارای محدودیت قدرت تفکیک در حدود
۱۰۰ نانومتر دارد.
در روشی که اخیرا در نشریه Science به چاپ رسیده است، توضیح داده شده که
چگونه می‌توان نقشه سه بعدی با قدرت تفکیک نانومقیاس از ساختار بلوری درون
ماده ترسیم کرد. برای این کار محققان از میکروسکوپ الکترونی عبوری، که در
بیشتر آزمایشگاه‌های تحقیقاتی یافت می‌شود، استفاده کردند.
در این روش، نمونه‌ها باید چند صد نانومتر ضخامت داشته باشند. این محدودیت
مشکلی در مطالعه ساختار بلوری درون نانومواد ایجاد نمی‌کند زیرا میانگین
اندازه بلور کمتر از ۱۰۰ نانومتر است.
نانومواد دارای استحکام و مقاومت در برابر خستگی بسیار بالا هستند،
بنابراین می‌توان از این دسته مواد در حوزه‌های مختلف از جمله
نانوالکترونیک استفاده کرد. توانایی ترسیم تصویر سه بعدی از ساختار بلوری
در این مواد گام مهمی به‌سوی توانایی درک منشاء خواص ویژه آنها است.
برای مثال، تصویر سه بعدی از چیدمان
بلورها در فیلم آلومینیومی با ضخامت ۱۵۰ نانومتر در این شکل نشان داده شده
است. این بلورها ساختار شبکه‌ای( چیدمان اتمی) یکسانی دارند اما جهت‌گیری
آنها در نمونه سه بعدی، همان‌طور که با برچسب‌های ۱ و ۲ نشان داده شده،
متفاوت است. رنگ‌ها نشان دهنده جهت‌گیری بلور بوده و هر بلور توسط حجم‌هایی
از یک رنگ تعریف می‌شود. بلورهای منفرد از اندازه‌های مختلف ( از چند
نانومتر تا ۱۰۰ نانومتر) و شکل‌های مختلف ( کشیده تا کروی) به‌وضوح قابل
مشاهده و با قدرت تفکیک یک نانومتر قابل ترسیم هستند.
یکی از مهمترین مزایای این روش سه بعدی آن است که به محققان اجازه می‌دهد
تا تغییرات بوجود آمده درون نمونه را به‌صورت مستقیم مشاهده کنند. برای
مثال می‌توان تصویربرداری را قبل و بعد از عملیات حرارتی انجام داد و با
این کار نشان داد که در طول فرآیند حرارت دهی چه تغییراتی ساختاری رخ می‌دهد.
قدرت تفکیک این روش جدید ۱۰۰ برابر بهتر از روش‌های غیرمخرب سه بعدی فعلی
است. این روش فرصت‌های جدیدی برای آنالیز دقیق‌تر پارامترهای ساختاری
نانومواد فراهم می‌کند.
