Een team onderzoekers van de Universiteit van Californië, Berkeley, heeft een nieuwe techniek ontwikkeld waarmee ze kunnen onderzoeken hoe materialen zich op atomair niveau binden. De techniek heet atom probe tomography (APT) , gebruikt een gefocusseerde ionenbundel om atomen één voor één uit een monster te verwijderen. De atomen worden vervolgens geanalyseerd door een massaspectrometer, die hun elementaire samenstelling bepaalt.

APT is een krachtig hulpmiddel voor het bestuderen van de structuur van materialen, omdat het onderzoekers in staat stelt de rangschikking van atomen in drie dimensies te zien. Deze informatie kan worden gebruikt om te begrijpen hoe materialen ontstaan, hoe ze zich onder verschillende omstandigheden gedragen en hoe ze kunnen worden verbeterd.

In hun onderzoek gebruikten de onderzoekers APT om de binding tussen atomen in verschillende materialen te onderzoeken, waaronder metalen, halfgeleiders en keramiek. Ze ontdekten dat de binding tussen atomen vaak complexer is dan eerder werd gedacht. In sommige gevallen bleek bijvoorbeeld dat atomen aan elkaar gebonden waren op een manier die niet voorspeld werd door traditionele chemische modellen.

De onderzoekers geloven dat APT een waardevol hulpmiddel zal zijn voor het begrijpen van de structuur van materialen en voor het ontwikkelen van nieuwe materialen met verbeterde eigenschappen.

Hier is een meer gedetailleerde uitleg van hoe APT werkt:

1. Een scherpe naaldvormige elektrode wordt zeer dicht bij het oppervlak van het preparaat geplaatst.

2. Er wordt een hoge spanning op de elektrode aangebracht, waardoor er een sterk elektrisch veld ontstaat tussen de elektrode en het preparaat.

3. Het elektrische veld zorgt ervoor dat atomen op het oppervlak van het monster worden geïoniseerd, wat betekent dat ze hun elektronen verliezen.

4. De geïoniseerde atomen worden vervolgens door het elektrische veld naar de elektrode versneld.

5. De versnelde atomen passeren een kleine opening in de elektrode en worden vervolgens gedetecteerd door een massaspectrometer.

6. De massaspectrometer meet de massa-ladingsverhouding van de atomen, waardoor hun elementaire samenstelling kan worden bepaald.

APT is een zeer krachtig hulpmiddel voor het bestuderen van de structuur van materialen, omdat het onderzoekers in staat stelt om:

* Zie de rangschikking van atomen in drie dimensies

* Bepaal de elementaire samenstelling van atomen

* Identificeer defecten in de structuur van materialen

APT wordt op een breed scala aan gebieden gebruikt, waaronder materiaalkunde, scheikunde en biologie.