گروهی از محققان آمریکایی در کالیفرنیا با استفاده از حرارت ایجاد شده ناشی از یک میکروسکوپ الکترونی تونلی (TEM) موجب ایجاد تغییرات ساختاری در نانومیله‌های سولفید مس شده و با استفاده از این میکروسکوپ انجام این تغییرات را مشاهده کردند.
مشاهده تغییرات ساختاری با استفاده از میکروسکوپ الکترونی
گروهی از محققان آمریکایی در کالیفرنیا با استفاده از حرارت ایجاد شده ناشی از یک
میکروسکوپ الکترونی تونلی (TEM) موجب ایجاد تغییرات ساختاری در نانومیله‌های سولفید
مس شده و با استفاده از این میکروسکوپ انجام این تغییرات را مشاهده کردند.
حرارت همانگونه که می‌تواند موجب تغییر فاز شود (مثل ذوب شدن یخ)، این توانایی را
دارد که ساختار بلوری یک جامد را از یک حالت به حالت دیگر تبدیل کند. تغییرات
ساختاری این چنینی می‌توانند در ذخیره داده‌ها مورد استفاده قرار بگیرند و مبنایی
برای تولید یک جایگزین بهتر برای هارد دیسک‌های فعلی رایانه‌ها باشند. با این حال
برای تولید این ابزارها باید این فرایند به‌صورت کامل درک شده و کنترل شود.
پل آلیویساتوس و همکارانش از آزمایشگاه ملی لورنس برکلی نانومیله‌هایی از جنس
سولفید مس تولید کردند. سولفید مس ماده‌ای است که در دمای کمی بالاتر از دمای اتاق
ساختار آن میان دو فاز کالکوسیتی بالا (H) و پایین (L) جابه‌جا می‌شود. به‌همین
دلیل تابش الکترونی به‌کار رفته در میکروسکوپ الکترونی تونلی، حرارت مورد نیاز برای
این تغییر را فراهم نموده و در حین مطالعه ماده با این میکروسکوپ، تغییر ساختاری
ذکر شده روی می‌دهد.
تئوری انتقال فاز پیش‌بینی می‌کند که این سامانه میان دو حالت ساختاری نوسان
می‌کند؛ آلیویساتوس نیز مشاهده کرد که این نانومیله‌ها قبل از آنکه در ساختار
کالکوسیتی بالا به حالت پایداری برسند، میان دو ساختار نوسان می‌کنند. این محققان
دریافتند که حتی می‌توانند با افزایش شدت تابش الکترونی میکروسکوپ الکترونی، سرعت
تغییر ساختاری متناوب سولفید مس میان دو حالت را افزایش دهند.
گروه آلیویساتوس همچنین مشاهده کردند که تغییر انجام شده در دو جهت مختلف با دو روش
متفاوت صورت می‌گیرد. در تبدیل از حالت L به H، فاز H از لبه‌های بیرونی آغاز شده و
همانند ذوب شدن به‌سمت درون ماده گسترش می‌یابد، اما زمانی که حالت عکس اتفاق
افتاده و فاز H می‌خواهد دوباره به فاز L تبدیل شود، این تغییر در مرکز نانومیله‌ها
آغاز شده و به‌سمت بیرون توسعه می‌یابد. این گروه همچنین نشان دادند که نواقص
ساختاری موجود در این نانومیله‌ها بر چگونگی این تغییر تأثیر می‌گذارد.
ماجد چرگوی از آزمایشگاه طیف‌سنجی بسیار سریع در سوئیس می‌گوید این کار نشان‌دهنده
یکی دیگر از قابلیت‌های میکروسکوپی الکترونی است. با این حال می‌افزاید که به‌جای
استفاده از میکروسکوپ الکترونی تونلی به‌عنوان منبع حرارت می‌توان از پالس های
لیزری نیز استفاده کرد.
جزئیات این تحقیق در مجله Science منتشر شده است.
