Op het eerste gezicht, het lijkt alsof miljarden loodatomen op mysterieuze wijze zijn verdwenen. Bij blootstelling aan hitte, een laag lood gecoat op een nikkeloppervlak wordt van het ene op het andere moment bijna onzichtbaar. In werkelijkheid, de minste verstoring zorgt ervoor dat deze atomen plotseling overschakelen van een brede "platte pannenkoek"-vorm naar een compact halfrond. Dit opmerkelijke fenomeen werd voor het eerst onthuld door onderzoekers van het MESA+ Instituut voor Nanotechnologie van de Universiteit Twente, die sindsdien hun resultaten hebben gepubliceerd in Fysieke beoordelingsbrieven .

Een loodcoating op een nikkeloppervlak heeft ongebruikelijke elektronische eigenschappen waardoor het platte "pannenkoeken" vormt. bestaande uit miljarden atomen gerangschikt in een kristallijne structuur. Deze "pannenkoeken" van vast lood zijn kwantummechanisch gestabiliseerd en slechts enkele tientallen atomen dik. Bij blootstelling aan geleidelijke verwarming, in het begin verandert er niet veel. Bij ongeveer 520 Kelvin (247 graden Celsius), echter, de loodcoating lijkt ineens helemaal te verdwijnen. Binnen een paar milliseconden, de loden "lonten" transformeren in halve bollen met een straal (of "hoogte") van enkele micrometers. interessant, dit alles vindt plaats bij een temperatuur onder het smeltpunt van lood. de hemisferen, te, bestaan ​​uit vast lood. Er is dus geen massa verloren gegaan, het materiaal heeft simpelweg een andere ruimtelijke configuratie aangenomen.

De techniek die de onderzoekers gebruiken om dit proces te observeren, staat bekend als Low Energy Electron Microscopy (LEEM). Er zijn maar een paar van dergelijke microscopen, maar er zijn er recentelijk twee geïnstalleerd in Nederland. Ze zijn ontworpen om oppervlakken te bombarderen met elektronen met lage energie. Dit maakt ze bijzonder geschikt voor het maken van nauwkeurige waarnemingen van oppervlakteverschijnselen en gebeurtenissen in dunne films.

De abrupte transformatie van vlak naar bol kan worden verklaard in termen van de energetisch meest gunstige vorm. Vanuit dit gezichtspunt, hemisferen maken veel effectiever gebruik van oppervlakken, terwijl pannenkoeken niet erg stabiel zijn. Er is onlangs een enorme uitbreiding geweest in ons begrip van atomaire processen tot op het niveau van enkele atomen, gefaciliteerd door experimentele technieken zoals Scanning Tunneling Microscopy (STM), samen met nieuw ontwikkelde theorieën. Toch, we kunnen de enorme snelheid waarmee deze overgang plaatsvindt niet verklaren.

Echter, deze recent ontdekte supersnelle overgang van twee naar drie dimensies is gebaseerd op een delicaat samenspel tussen verschillende atomen, een soort groepsproces. In hun gepubliceerde artikel, deze Twentse onderzoekers zijn van mening dat een meer gedetailleerde verklaring van de zeer snelle overgang van vlak naar sferisch alleen mogelijk zal zijn als we een beter fundamenteel theoretisch begrip hebben van fenomenen op mesoniveau. LEEM kan worden gebruikt om directe waarnemingen te doen van nieuwe fenomenen op mesoschaal, waardoor gegevens worden gegenereerd die cruciaal zijn voor onze kennis op dit gebied. Het belang van deze resultaten is dat ze ons een dieper inzicht geven in de stabiliteit van nanostructuren.

Het artikel getiteld "Anomaal verval van elektronisch gestabiliseerde loodmesas op Ni (111)" door Tjeerd Bollmann, Raoul van Gastel, Harold Zandvliet en Bene Poelsema is verschenen in Fysieke beoordelingsbrieven . deze september, Tjeerd Bollmann verdedigde met succes zijn proefschrift getiteld "Escape from Flatland", welke werd begeleid door prof.dr. Bene Poelsema (UT) en prof.dr. Joost Frenken (UL).