Ученые впервые сняли рябь двухмерных материалов с помощью сверхбыстрой камеры

Новое исследование, проведенное во главе с учеными из Стэнфордского университета и лаборатории при Министерстве энергетики США, показало, как отдельные атомы перемещаются за триллионную долю секунды, формируя рябь на материале толщиной в три атома.

Этот беспрецедентный уровень детализации, снятый с помощью одной из наиболее скоростных электронных камер в мире, способен помочь ученым с развитием эффективных солнечных батарей, быстрой и гибкой электроники и высокоэффективных химических катализаторов.

Прорыв, принятый для публикации в издании Nano Letters, способен перевести материаловедение на совершенно новый уровень. И все благодаря прибору сверхбыстрой электронной дифракции, который задействует энергичные электроны для получения снимков атомов и молекул на временных отрезках порядка сотни квадриллионных долей секунды.

«Это первый опубликованный научный результат, полученный с помощью нового научного инструмента», сообщил ведущий ученый Ци Чжи Вон. „Он демонстрирует выдающееся сочетание атомного разрешения, скорости и чувствительности“.

Директор лаборатории Чи Чен Као отметил, что «вместе с дополнительными данными, полученными с помощью лазера, сверхбыстрая электронная дифракция создает беспрецедентные возможности для ультрабыстрой науки в широком спектре дисциплин, от материаловедения до химии и бионаук».

Удивительные свойства материалов в двух разрешениях

Монослои или двухмерные материалы содержат всего один слой молекул. В этой форме они могут демонстрировать новые и захватывающие свойства, такие как превосходная механическая прочность и чрезвычайная электрическая проводимость и теплопроводность. Однако как эти монослои приобретают свои уникальные особенности? До сих пор ученые видели лишь ограниченную часть лежащих в основе механизмов.

«Функциональные возможности двухмерных материалов критически зависят от того, как перемещаются их атомы», сообщил исследователь Арон Линденберг, руководитель научной группы. „Однако никому и никогда до сих пор не удавалось исследовать эти движения на атомном уровне и в режиме реального времени. Наши результаты — это важный шаг на пути к разработке устройств следующего поколения из монослойных материалов“.

Исследователи обратили внимание на дисульфид молибдена (MoS2), который широко используется в качестве смазки, а в монослойной форме (в 150000 раз тоньше человеческого волоса) ведет себя неординарно.

Так, например, обычно монослойная форма — изолятор, однако в растянутом виде она может стать электропроводящей. Такое меняющееся поведение может использоваться в тонкой гибкой электронике, а также для кодирования информации в устройствах хранения данных. Тонкие пленки дисульфида молибдена исследуются как потенциальные катализаторы, облегчающие химические реакции. Кроме того, они эффективно поглощают свет и могут использоваться в солнечных батареях будущего.

Вследствие взаимодействия со светом ученые надеются управлять свойствами дисульфида молибдена с помощью световых импульсов.

«Для разработки устройств будущего, управления ими с помощью света и создания новых свойств посредством систематических модификаций сначала мы должны понять структурные преобразования монослоев на атомном уровне», сообщил исследователь Эрен Маннебах, ведущий автор работы.

Электронная камера запечатлевает сверхбыстрые движения

Прежние исследования показали, что у монослоев дисульфида молибдена сморщенная поверхность. Однако так была получена лишь статическая картина. Впервые новое исследование показало, как рябь на поверхности формируется в ответ на лазерное излучение.

Исследователи поместили монослойные образцы под излучение высокоэнергичных электронов. Электроны рассеяли атомы образцов и привели к появлению сигнала на датчике, который ученые использовали для определения местоположения атомов в монослое. Эта технология называется сверхбыстрой электронной дифракцией.

Затем ученые применили сверхкороткий лазерный импульс для стимуляции движений в материале, которые запустят долговременные изменения в образце.

«Эти данные в сочетании с теоретическими подсчетами показывают, как световые импульсы генерируют рябь с большой амплитудой — свыше 15% толщины слоя, причем происходит все очень быстро, за триллионную долю секунды. Такие сверхбыстрые атомные движения удалось визуализировать впервые», заявил Линденберг.

Как только ученые лучше поймут монослои различных материалов, они смогут объединить их и разработать смешанные материалы с совершенно новыми оптическими, механическими, электронными и химическими свойствами.

10.09.2015




Энергия



Содержание платины в катализаторе сократят в 4 раза без снижения эффективностиСодержание платины в катализаторе сократят в 4 ра...

Американские ученые нашли новый катализатор, к...

Проблема хранения энергии будет решенаПроблема хранения энергии будет решена

Инженеры из Массачусетского технологическ...

Светодиодные лампы будут излучать оптимальный белый цветСветодиодные лампы будут излучать оптимальный бел...

Физики из университета Толедо открыли пер...

Российские и египетские ученые предложили новый композит для солнечных электростанцийРоссийские и египетские ученые предложили новый к...

Современные солнечные электростанции становятс...

Железо сделает преобразование солнечной энергии дешевлеЖелезо сделает преобразование солнечной энергии д...

Ученым впервые удалось воспроизвести молекулу ...

Новый дизайн литиевой батарейки сделает ее мощнееНовый дизайн литиевой батарейки сделает ее мощнее

Профессор химической инженерии Линден Арчер из...

Как Китаю удалось активировать god modeКак Китаю удалось активировать god mode

Е=mc2. Энергия равна массе, умноженной на ...

Cоздан суперконденсатор, параметры которого соизмеримы с показателями литий-ионных батарейCоздан суперконденсатор, параметры которого соизм...

Рост мощностей устройств приводит к увели

В Индии создана ветровая электростанция для дома по цене айфонаВ Индии создана ветровая электростанция для дома ...

В деле обеспечения страны и населения эле...

Китайцы создали самую маленькую атомную электростанциюКитайцы создали самую маленькую атомную электрост...

Разработки китайского института по ядерны...

Солнцу и ветру братьяСолнцу и ветру братья

Ткани, способные генерировать электричество от...

На рынке появится безопасная батарея с недорогой начинкойНа рынке появится безопасная батарея с недорогой ...

Химики из университета Ватерлоо разработа...

Австралийские ученые разработали солнечные панели с рекордным КПДАвстралийские ученые разработали солнечные панели...

В Австралии обновили рекорд эффективности солн...

Нижегородские школьники рассказали, как экономить воду и электричествоНижегородские школьники рассказали, как экономить...

В Нижнем Новгороде подвели итоги детского конк

Сочетание разных материалов дает высокую конверсионную эффективностьСочетание разных материалов дает высокую конверси...

Подобно тому, как межрасовые браки являют...

Гибридный кристалл раздвигает границы эффективности светодиодных лампГибридный кристалл раздвигает границы эффективнос...

Исследователи совместили пару многообещающих м...

Sony готовит замену литий-ионным аккумуляторамSony готовит замену литий-ионным аккумуляторам

Энергопотребление современных мобильных устрой...

Разработана первая в мире прозрачная солнечная батареяРазработана первая в мире прозрачная солнечная ба...

Физики Лейпцигского университета разработали п...

Как обуздать напряжение в сетиКак обуздать напряжение в сети

Многие из нас, являясь активными потребит...

В сфере солнечных батарей грядет революцияВ сфере солнечных батарей грядет революция

Ученые из Федеральной политехнической шко...

Ученые приблизились к управляемому ядерному синтезуУченые приблизились к управляемому ядерному синте...

Международная группа ученых предприняла очеред...

Шведы научились делать оригами из конденсатораШведы научились делать оригами из конденсатора

Ученые из шведского университета органиче...

Ученые впервые сняли рябь двухмерных материалов с помощью сверхбыстрой камерыУченые впервые сняли рябь двухмерных материалов с...

Новое исследование, проведенное во главе ...

Передача заряда в гибридных кремниевых солнечных батареях удивила ученыхПередача заряда в гибридных кремниевых солнечных ...

Группа исследователей во главе с про...

Химики открыли ключевой компонент разрекламированных натрий-кислородных батарейХимики открыли ключевой компонент разрекламирован...

Химики из университета Ватерлоо обнаружил...

Стало известно, как из обычного получить ценный черный кремнийСтало известно, как из обычного получить ценный ч...

Ученые из университета Райса нашли способ...

Датский студент - на пути к прорыву в области хранения энергииДатский студент - на пути к прорыву в области хра...

Солнце — огромный источник энергии....

Стоимость охлаждения растет с повышением доходовСтоимость охлаждения растет с повышением доходов

Непрерывный рост глобальных доходов означает, ...

Поиск на сайте

Магазин

  
Kingston HyperX 3K 240GB (SH103S3/240G)8290.00 руб.

Знатоки клуба инноваций



ТОП - Новости мира, инновации

Спасти Тасманского ДьяволаСпасти Тасманского Дьявола
Наземные беспилотные роботы: будущее или настоящее?Наземные беспилотные роботы: будущее или настоящее?
Мастерские инноваций открылись в Казани на три дняМастерские инноваций открылись в Казани на три дня
Достаточно ли часа зарядки для нормального веса?Достаточно ли часа зарядки для нормального веса?
Незнание языков – не помеха для успехаНезнание языков – не помеха для успеха
Инвестиции в инновации: инертность преодоленаИнвестиции в инновации: инертность преодолена
Новости науки в массы следует нести в упрощенном форматеНовости науки в массы следует нести в упрощенном форма
В Татарстане на базе КФУ открылся инновационный центр Cisco. На очереди еще одинВ Татарстане на базе КФУ открылся инновационный центр
«Загадочный для многих медийщиков ресурс» снова в строю«Загадочный для многих медийщиков ресурс» снова в стро
Британский ученый выяснил, кому реже одобряют кредитБританский ученый выяснил, кому реже одобряют кредит
Исследована галактика с активным формирование звездИсследована галактика с активным формирование звезд
Классическая музыка полезна для новорожденныхКлассическая музыка полезна для новорожденных
Шизофреники непредсказуемы и способны на убийствоШизофреники непредсказуемы и способны на убийство
Щепотка калия позволит лучше сохранять водородЩепотка калия позволит лучше сохранять водород
Солнечная угроза наталкивает на мысли о переселении на МарсСолнечная угроза наталкивает на мысли о переселении на

Новости компаний, релизы

Преимущества квартиры в новостройкеПреимущества квартиры в новостройке
Ак Барс Банк наградил авторов лучших инвестиционных идейАк Барс Банк наградил авторов лучших инвестиционных ид
Поиск работы через Интернет: плюсы и принципыПоиск работы через Интернет: плюсы и принципы
Резиденты Фонда «Сколково» победили в двух номинациях конкурса «Цифровые вершины 2018»Резиденты Фонда «Сколково» победили в двух номинациях
Живая изгородь в саду - альтернатива скучному заборуЖивая изгородь в саду - альтернатива скучному забору