Momenteel worden veel (nano)structuren in lagen boven elkaar gegroeid, maar de ordening ervan op atomaire schaal is over het algemeen verre van perfect. Onderzoekers van de Universiteit Twente hebben gestreefd naar een beter begrip van deze processen die uiteindelijk kunnen leiden tot kleinere, snellere en over het geheel genomen betere nanotechnologie en hebben in een wereldwijde eerste observatie pre-stolling in druppelmengsels ontdekt. Ze publiceerden deze opwindende bevindingen onlangs in het tijdschrift Physical Review Letters .

De druppeltjes bestaan ​​uit een mengsel van de metalen platina en germanium en bewegen zich op een verwarmd substraat in de richting van de warmtebron. Maar zodra de temperatuur daalt, beginnen de druppels hun unieke gedrag te vertonen. Net als professionele skiërs veranderen ze plotseling van richting en maken ze een slalom.

"Met behulp van een foto-emissie-elektronenmicroscoop konden we het skiën filmen en het hele proces van stollen laten zien", legt Arie van Houselt, corresponderend auteur van de publicatie, uit.

De skidruppels ontstaan ​​bij verrassend hoge temperaturen. ‘Dat gebeurt op negentig graden boven hun eutectisch punt, dat is de temperatuur waarbij dit soort mengsels bevriezen. De druppeltjes stollen niet in één keer. Ze worden eerst langwerpig en dan begint het stollingsproces onderaan. het substraat", legt Van Houselt uit.

Deze eerste stevige laag verklaart ook het skiën. Wanneer het materiaal stolt, krijgt het een nanostructuur die fungeert als een rooster waarop de druppel kan bewegen. De nanostructuur verlaagt de weerstand van de druppeltjes in een andere richting. De druppels maken gebruik van deze verlaagde weerstand en maken een scherpe bocht. Ze beginnen zich in deze richting te bewegen.

Dit opmerkelijke scherm is niet alleen een vermakelijke prestatie op nanoschaal. De omstandigheden waaronder deze druppeltjes hun buitengewone skigedrag vertonen, komen dicht in de buurt van de omstandigheden die worden aangetroffen bij de groei van veel (nano)structuren, zoals nanodraden en germaneen. Van Houselt stelt:"Ontdekkingen als deze bieden inzichten van onschatbare waarde in de mechanismen van deze transformaties, waardoor mogelijk de deur wordt geopend voor de creatie van feilloos ontworpen computerchips."

Meer informatie: Bene Poelsema et al., Presolidificatie in eutectische druppels, Physical Review Letters (2023). DOI:10.1103/PhysRevLett.131.106201

Journaalinformatie: Fysieke beoordelingsbrieven

Aangeboden door Universiteit Twente