Trio's van wolfraamatomen worden in hun migratie door de wildernis van een klein deeltje sterk beïnvloed door de vorm van het deeltje, volgens een team van experts, waaronder Dr. Fei Gao van het Pacific Northwest National Laboratory. Het team van de VS en China voerde complexe computersimulaties uit om de energie te bepalen die betrokken is bij de migratie van wolfraamclusters. Ze ontdekten dat de 3 tot 4 adatom, of oppervlakte-atoom, clusters vormen bij voorkeur dicht opeengepakte eilanden. De heroriëntatie is het dominante migratiemechanisme voor het dimeer, terwijl de nettomigratie van pilsclusters kan worden bereikt door de dimeerafschuiving, gecoördineerde bewegings- en rotatiemechanismen.

Het onderzoek werd in maart 2011 benadrukt op de omslag van het European Physical Journal B, samen met het collegiaal getoetste artikel:"Tungsten Clusters Migration on Nanoparticles:A Dimer Method Study."

De vraag naar miniaturisatie van elektronische apparaten zal profiteren van een meer diepgaand begrip van nanogestructureerde materialen. Tungsten heeft unieke eigenschappen zoals hoge dichtheid, hardheid, smelttemperatuur, elasticiteit en geleidbaarheid, samen met een lage thermische uitzetting. Deze unieke eigenschappen en deeltjes ter grootte van een nanometer kunnen worden gebruikt om elektronen op te slaan en te rangschikken voor gebruik door halfgeleiders, ingenieurs voorzien van een materiaal met een lagere weerstand en verbeterde geleidbaarheid.

Met behulp van supercomputers in het Environmental Molecular Sciences Laboratory, het onderzoeksteam voerde de berekeningen uit die nodig zijn om te zoeken naar mogelijke overgangstoestanden en migratiepaden voor wolfraamclusters op wolfraamnanodeeltjes, en bijbehorende migratie-energieën voor de mogelijke migratiepaden van deze clusters.

Wolfraamclusters met maximaal vier adatoms blijken de voorkeur te geven aan 2D-compacte structuren met relatief lage bindingsenergieën. Het team stelde vast dat het effect van interface- en vertexgebieden op het migratiegedrag van de clusters significant sterk is in vergelijking met de nanodeeltjesgrootte.

Migratiemechanismen zijn heel anders wanneer de clusters zich in het midden van het nanodeeltje en in de buurt van de interface of vertex-gebieden bevinden. In de buurt van de grensvlakken en vertexgebieden hebben de substraatatomen de neiging deel te nemen aan de migratieprocessen van de clusters, en kan de adatoms samenvoegen om een ​​grotere cluster te vormen of via het uitwisselingsmechanisme leiden tot de dissociatie van een cluster, waardoor het adatom de facetten kruist.

De berekende energiebarrières voor de trimeren suggereren dat de gezamenlijke migratie waarschijnlijker is dan het opeenvolgende springen van een enkel adatom in de clusters.

De multi-schaal computationele methode, variërend van ab initio berekening tot lange tijd dynamische methode, zal verder worden gebruikt om de structurele evolutie van metaalclusters ter grootte van nanometers te bestuderen met toenemende grootte en fasetransformatie van deze metaalclusters. Deze studies zullen belangrijke inzichten verschaffen in katalysatoren op nanoschaal, sensoren en elektrochrome toepassingen zoals smart glass waarbij licht- of warmtetransmissie-eigenschappen van het glas worden veranderd door het aanleggen van spanning.