"Het leerboek zei dat we langzaam moesten zien, geleidelijk en willekeurig. Maar wat hebben we gezien? BOOM! Snel, explosief en georganiseerd!" zei Michael Tringides, natuurkundige aan het Ames Laboratory van het Amerikaanse Department of Energy en hoogleraar natuurkunde en astronomie aan de Iowa State University.

Tringides heeft het over de ongewone atoombeweging die hij zag toen ze een paar duizend loodatomen op een flat lieten vallen, glad lood-op-silicium oppervlak, alles bij lage temperaturen, en keek naar een gebied dat slechts een twintigste van de breedte van een mensenhaar was.

Wat de wetenschappers van het Ames Laboratory verwachtten te zien, was "willekeurige diffusie":atomen die rondscharrelen, eruit zien alsof ze geen idee hebben waar ze heen gaan, waar ze zijn geweest, of dat er andere atomen in de buurt zijn. Typisch, de atomen komen uiteindelijk in elkaar over en creëren kleine structuren.

"In plaats daarvan, we zagen atomen die erg gefocust zijn en goed samenwerken om snel minuscule loden nanostructuren te maken, "zei Tringides. "Dat soort 'collectieve verspreiding, ' is echt de uitzondering op de regel in atoombeweging. Plus, we waren verrast door hoe snel goed georganiseerde kristalstructuren kiemen bij zulke koude temperaturen, waar beweging meestal langzaam is."

Het collectief, snelle diffusie waargenomen door het team van Tringides kan een nieuwe manier zijn om perfect te groeien, kleine metalen nanostructuren.

"Als we zo snel een loden object op nanoschaal kunnen maken, we kunnen misschien op deze manier andere objecten maken." zei Tringides. "Het begrijpen van de fundamentele wetenschap van hoe materialen op deze nanoschaal werken, kan de sleutel zijn tot het maken van nanotransistoren, nanoschakelaars en nanomagneten kleiner, sneller en betrouwbaarder."

Het onderzoeksteam van Tringides is gespecialiseerd in het meten van hoe atomen op oppervlakken bewegen, onthullend door middel van scanning tunneling microscopie hoe de kleinste structuren zich beginnen te vormen. In de afgelopen jaren, ze hebben hun expertise gebruikt om fundamentele vragen over materialen te beantwoorden, zoals zeldzame aardmetalen, grafeen en metaalfilms, die belangrijk zijn voor groene energietechnologieën.

Dit onderzoek, die verscheen in Fysieke beoordelingsbrieven , wordt ondersteund door het Amerikaanse Department of Energy Office of Science.