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 Superscharfe Bilder von der neuen Adaptiven Optik des VLT
18.07.2018 | ESO Science Outreach Network - Haus der Astronomie

nachricht Wiener Forscher finden vollkommen neues Konzept zur Messung von Quantenverschränkung
17.07.2018 | Österreichische Akademie der Wissenschaften

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: Superscharfe Bilder von der neuen Adaptiven Optik des VLT

Das Very Large Telescope (VLT) der ESO hat das erste Licht mit einem neuen Modus Adaptiver Optik erreicht, die als Lasertomografie bezeichnet wird – und hat in diesem Rahmen bemerkenswert scharfe Testbilder vom Planeten Neptun, von Sternhaufen und anderen Objekten aufgenommen. Das bahnbrechende MUSE-Instrument kann ab sofort im sogenannten Narrow-Field-Modus mit dem adaptiven Optikmodul GALACSI diese neue Technik nutzen, um Turbulenzen in verschiedenen Höhen in der Erdatmosphäre zu korrigieren. Damit ist jetzt möglich, Bilder vom Erdboden im sichtbaren Licht aufzunehmen, die schärfer sind als die des NASA/ESA Hubble-Weltraumteleskops. Die Kombination aus exquisiter Bildschärfe und den spektroskopischen Fähigkeiten von MUSE wird es den Astronomen ermöglichen, die Eigenschaften astronomischer Objekte viel detaillierter als bisher zu untersuchen.

Das MUSE-Instrument (kurz für Multi Unit Spectroscopic Explorer) am Very Large Telescope (VLT) der ESO arbeitet mit einer adaptiven Optikeinheit namens GALACSI. Dabei kommt auch die Laser Guide Stars Facility, kurz ...

Im Focus: Diamant – ein unverzichtbarer Werkstoff der Fusionstechnologie

Forscher am KIT entwickeln Fenstereinheiten mit Diamantscheiben für Fusionsreaktoren – Neue Scheibe mit Rekorddurchmesser von 180 Millimetern

Klimafreundliche und fast unbegrenzte Energie aus dem Fusionskraftwerk – für dieses Ziel kooperieren Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler weltweit. Bislang...

Im Focus: Wiener Forscher finden vollkommen neues Konzept zur Messung von Quantenverschränkung

Quantenphysiker/innen der ÖAW entwickelten eine neuartige Methode für den Nachweis von hochdimensional verschränkten Quantensystemen. Diese ermöglicht mehr Effizienz, Sicherheit und eine weitaus geringere Fehleranfälligkeit gegenüber bisher gängigen Mess-Methoden, wie die Forscher/innen nun im Fachmagazin „Nature Physics“ berichten.

Die Vision einer vollständig abhörsicheren Übertragung von Information rückt dank der Verschränkung von Quantenteilchen immer mehr in Reichweite. Wird eine...

Im Focus: Was passiert, wenn wir das Atomgitter eines Magneten plötzlich aufheizen?

„Wir haben jetzt ein klares Bild davon, wie das heiße Atomgitter und die kalten magnetischen Spins eines ferrimagnetischen Nichtleiters miteinander ins Gleichgewicht gelangen“, sagt Ilie Radu, Wissenschaftler am Max-Born-Institut in Berlin. Das internationale Forscherteam fand heraus, dass eine Energieübertragung sehr schnell stattfindet und zu einem neuartigen Zustand der Materie führt, in dem die Spins zwar heiß sind, aber noch nicht ihr gesamtes magnetisches Moment verringert haben. Dieser „Spinüberdruck“ wird durch wesentlich langsamere Prozesse abgebaut, die eine Abgabe von Drehimpuls an das Gitter ermöglichen. Die Forschungsergebnisse sind jetzt in "Science Advances" erschienen.

Magnete faszinieren die Menschheit bereits seit mehreren tausend Jahren und sind im Zeitalter der digitalen Datenspeicherung von großer praktischer Bedeutung....

Im Focus: Erste Beweise für Quelle extragalaktischer Teilchen

Zum ersten Mal ist es gelungen, die kosmische Herkunft höchstenergetischer Neutrinos zu bestimmen. Eine Forschungsgruppe um IceCube-Wissenschaftlerin Elisa Resconi, Sprecherin des Sonderforschungsbereichs SFB1258 an der Technischen Universität München (TUM), liefert ein wichtiges Indiz in der Beweiskette, dass die vom Neutrino-Teleskop IceCube am Südpol detektierten Teilchen mit hoher Wahrscheinlichkeit von einer Galaxie in vier Milliarden Lichtjahren Entfernung stammen.

Um andere Ursprünge mit Gewissheit auszuschließen, untersuchte das Team um die Neutrino-Physikerin Elisa Resconi von der TU München und den Astronom und...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Innovation – the name of the game

18.07.2018 | Veranstaltungen

Wie geht es unserer Ostsee? Ein aktueller Zustandsbericht

17.07.2018 | Veranstaltungen

Interdisziplinäre Konferenz: Diabetesforscher und Bioingenieure diskutieren Forschungskonzepte

13.07.2018 | Veranstaltungen

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

Superscharfe Bilder von der neuen Adaptiven Optik des VLT

18.07.2018 | Physik Astronomie

Schonend, schnell und präzise: Innovative Herz-Bildgebung in Freiburg

18.07.2018 | Medizintechnik

Chemische Waffe durch laterale Gen-Übertragung schützt Wollkäfer gegen schädliche Pilze

18.07.2018 | Biowissenschaften Chemie

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