Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Wissenschaftler der FU Berlin und des CEMES Toulouse erforschen mechanische Kristalleigenschaften auf der atomaren Skala

07.05.2010
Mitarbeitern der Forschergruppe von Experimentalphysiker Leonhard Grill von der Freien Universität Berlin ist es in Zusammenarbeit mit theoretischen Physikern um Christian Joachim vom Centre d'Elaboration de Matériaux et d'Etudes Structurales (CEMES) in Toulouse im Rahmen des europäischen Forschungsprojektes „Pico-Inside“ erstmals gelungen, nur wenige Atomlagen dünne kristalline Kochsalz-Filme zu strukturieren.

Dies ist bedeutsam für künftige Verfahren in den Materialwissenschaften; Kochsalzstrukturen sind von besonderem Interesse, da sie als elektrische Isolatoren innerhalb von Schaltkreisen einer zukünftigen Molekularen Elektronik dienen könnten. Die Ergebnisse wurden in der jüngsten Ausgabe der renommierten Zeitschrift „Physical Review Letters“ veröffentlicht.

Mithilfe des Verfahrens lassen sich Nano-Kristallite kontrolliert schneiden und brechen sowie gezielt positionieren. Darüber hinaus konnten die Forscher zeigen, dass das aus der makroskopischen Physik seit mehr als 300 Jahren bekannte Hookesche Gesetz auch auf der atomaren Skala, bei der Verbiegung von Nanostrukturen, gültig ist. Dem Hookeschen Gesetz zufolge dehnt sich ein makroskopischer Körper proportional zu der auf ihn wirkenden Kraft aus.

Das mechanische Verhalten von Kristallen unter Belastung reicht von elastischer Verformung bis hin zu dauerhafter Veränderung. Während Materialien mit makroskopischen Abmessungen in Bezug auf ihr mechanisches Verhalten gut erforscht sind, gibt es wegen der experimentellen Herausforderungen bisher keine Untersuchungen auf der Skala weniger Nanometer – ein nm entspricht einem Milliardstel Meter –, nahe dem Bereich der atomaren Abstände im Kristall. Dabei interessiert zum einen die Ausbreitung von elastischer Verformung innerhalb kristalliner Nanostrukturen sowie der Übergang zum Brechen. Zum anderen bietet die Fähigkeit zur kontrollierten Verformung die Möglichkeit, spezifische Strukturen auf der atomaren Ebene aufzubauen.

Die Wissenschaftler ließen die Kochsalz-Kristallite mit Abmessungen im Bereich weniger Nanometer im Ultrahochvakuum auf einem Kupferkristall wachsen. Anschließend wurde die Spitze eines Rastertunnelmikroskops verwendet, um die Kristallite auf der Oberfläche entweder zu verschieben, wie mit einem Messer zu schneiden – wobei sich Kanäle mit der Breite weniger Atome ergeben – oder zu brechen. Beim Brechen der Kristallite kommt es zuerst zu einer elastischen Verbiegung und im Anschluss zum Bruch entlang einer kristallinen Vorzugsrichtung, also zu plastischer Verformung. Rechnungen machen die Verteilung der elastischen Verspannung im Kristallit deutlich und zeigen, dass die elastische Verformung dem seit dem 17. Jahrhundert bekannten Hookeschen Gesetz folgt.

Das Verständnis mechanischer Eigenschaften auf der atomaren Skala ist von großer Bedeutung für Materialeigenschaften unter Belastung; die Reaktion reicht von elastischer Verformung bis zur Ausbildung von Versetzungslinien und permanenter Veränderung. Der in der Forschungsarbeit erfolgreich umgesetzte Ansatz eröffnet eine Möglichkeit, das mechanische Verhalten von Materialien in kleinsten Dimensionen zu studieren. Darüber hinaus konnten die Nano-Kristallite gezielt strukturiert werden, was in Zukunft nach Einschätzung der Wissenschaftler das Potenzial zum gezielten Aufbau von Strukturen auf der atomaren Ebene bietet.

Weitere Informationen erteilt Ihnen gern:
Leonhard Grill, Institut für Experimentalphysik,
Telefon: 030 / 838-52226; E-Mail: grill@physik.fu-berlin.de
Im Internet: http://users.physik.fu-berlin.de/~grill
Publikation:
Ch. Bombis, F. Ample, J. Mielke, M. Mannsberger, C. J. Villagómez, Ch. Roth, C. Joachim, and L. Grill: „Mechanical behavior of nanocrystalline NaCl islands on Cu(111)”

“Physical Review Letters” (Ausgabe vom 7. Mai 2010); Internet: http://prl.aps.org

Carsten Wette | idw
Weitere Informationen:
http://www.fu-berlin.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Bilder magnetischer Strukturen auf der Nano-Skala
20.04.2018 | Georg-August-Universität Göttingen

nachricht Licht macht Ionen Beine
20.04.2018 | Max-Planck-Institut für Festkörperforschung, Stuttgart

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Software mit Grips

Ein computergestütztes Netzwerk zeigt, wie die Ionenkanäle in der Membran von Nervenzellen so verschiedenartige Fähigkeiten wie Kurzzeitgedächtnis und Hirnwellen steuern können

Nervenzellen, die auch dann aktiv sind, wenn der auslösende Reiz verstummt ist, sind die Grundlage für ein Kurzzeitgedächtnis. Durch rhythmisch aktive...

Im Focus: Der komplette Zellatlas und Stammbaum eines unsterblichen Plattwurms

Von einer einzigen Stammzelle zur Vielzahl hochdifferenzierter Körperzellen: Den vollständigen Stammbaum eines ausgewachsenen Organismus haben Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus Berlin und München in „Science“ publiziert. Entscheidend war der kombinierte Einsatz von RNA- und computerbasierten Technologien.

Wie werden aus einheitlichen Stammzellen komplexe Körperzellen mit sehr unterschiedlichen Funktionen? Die Differenzierung von Stammzellen in verschiedenste...

Im Focus: Spider silk key to new bone-fixing composite

University of Connecticut researchers have created a biodegradable composite made of silk fibers that can be used to repair broken load-bearing bones without the complications sometimes presented by other materials.

Repairing major load-bearing bones such as those in the leg can be a long and uncomfortable process.

Im Focus: Verbesserte Stabilität von Kunststoff-Leuchtdioden

Polymer-Leuchtdioden (PLEDs) sind attraktiv für den Einsatz in großflächigen Displays und Lichtpanelen, aber ihre begrenzte Stabilität verhindert die Kommerzialisierung. Wissenschaftler aus dem Max-Planck-Institut für Polymerforschung (MPIP) in Mainz haben jetzt die Ursachen der Instabilität aufgedeckt.

Bildschirme und Smartphones, die gerollt und hochgeklappt werden können, sind Anwendungen, die in Zukunft durch die Entwicklung von polymerbasierten...

Im Focus: Writing and deleting magnets with lasers

Study published in the journal ACS Applied Materials & Interfaces is the outcome of an international effort that included teams from Dresden and Berlin in Germany, and the US.

Scientists at the Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) together with colleagues from the Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) and the University of Virginia...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Internationale Konferenz zur Digitalisierung

19.04.2018 | Veranstaltungen

124. Internistenkongress in Mannheim: Internisten rücken Altersmedizin in den Fokus

19.04.2018 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - Juni 2018

17.04.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Grösster Elektrolaster der Welt nimmt Arbeit auf

20.04.2018 | Interdisziplinäre Forschung

Bilder magnetischer Strukturen auf der Nano-Skala

20.04.2018 | Physik Astronomie

Kieler Forschende entschlüsseln neuen Baustein in der Entwicklung des globalen Klimas

20.04.2018 | Geowissenschaften

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics