(Phys.org) - Een team van onderzoekers verbonden aan Temple University en Argonne National Laboratory heeft een manier ontwikkeld om materiële herstructurering op atomaire schaal in realtime te observeren. In hun artikel gepubliceerd in het tijdschrift Wetenschap , het team beschrijft hun techniek en wat ze hebben waargenomen terwijl ze de voortgang van oxidatie op atomaire schaal volgden. Doris Cadavid en Andreu Cabot van het Catalonia Institute for Energy Research bieden een perspectiefstuk over het werk van het team in hetzelfde tijdschriftnummer, en schets ook de geschiedenis en moeilijkheden die gepaard gaan met het observeren van veranderingen op atomair niveau die in een materiaal plaatsvinden. Ze merken ook op dat de nieuw ontwikkelde techniek waarschijnlijk een grote impact zal hebben op de manier waarop metalen en andere verbindingen in de toekomst worden ontwikkeld.

Mensen weten al duizenden jaren, zoals Cadavid en Cabot opmerken, dat materialen uiteenvallen, brandwond of roest, en hebben recentelijk geleerd dat dergelijke veranderingen op atomair niveau plaatsvinden. Voor meer informatie over dergelijke processen, wetenschappers hebben ze grondig bestudeerd, maar zijn gedeeltelijk beperkt door een onvermogen om daadwerkelijk te kijken wat er op atomair niveau gebeurt. Dat kan veranderen, omdat de onderzoekers met deze nieuwe poging een manier hebben ontwikkeld om oxidatie op atomair niveau in realtime te bekijken.

De methode omvatte het combineren van een röntgenverstrooiingstechniek met een kleine hoek met moleculaire modelleringssoftware om het oxidatieproces van ijzeroxide-nanodeeltjes tot in detail te volgen - allemaal in realtime.

Dankzij de techniek konden de onderzoekers zien dat er aan het begin van het proces lege ruimtes zouden ontstaan, die samensmolten toen ze tot een bepaalde grootte groeiden, het creëren van andere grotere halvemaanvormige lege ruimtes. Ze ontdekten ook dat ze het diffusieproces met de lege ruimtes konden regelen door de temperatuur en grootte van de nanodeeltjes te veranderen.

Cadavid en Cabot suggereren dat de techniek het begin van een nieuw tijdperk in de chemie kan inluiden - het vermogen om in realtime te zien hoe vaste stoffen op atomaire schaal worden gewijzigd, of vertraagd voor snelle reacties. Het zou kunnen leiden, ze suggereren verder, om dergelijke processen beter te beheersen, inclusief het vinden van nieuwe manieren om te voorkomen dat metalen schade oplopen door roesten.

© 2017 Fys.org