Исследователи обнаружили сложные нанотекстуры, которые придают материалам новые свойства

Используя сочетание мощного рентгеновского излучения, алгоритмов поиска фаз и машинного обучения, исследователи из Корнелла выявили сложные нанотекстуры в тонкопленочных материалах, предложив новый, упрощенный подход к анализу потенциальных кандидатов для квантовых вычислений и микроэлектроники, среди прочих применений.

Ученых особенно интересуют нанотекстуры, которые распределены неравномерно по всей тонкой пленке, поскольку они могут придавать материалу новые свойства. Наиболее эффективным способом изучения нанотекстур является их непосредственная визуализация, что обычно требует сложной электронной микроскопии и не позволяет сохранить образец.

Новый метод визуализации, подробно описанный 6 июля в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, преодолевает эти трудности, используя фазовый поиск и машинное обучение для инверсии традиционно собираемых данных рентгеновской дифракции — таких как данные, полученные на Корнельском источнике синхротронного излучения высокой энергии, где были собраны данные для исследования — в визуализацию материала в реальном пространстве в наномасштабе.

Использование дифракции рентгеновских лучей делает этот метод более доступным для ученых и позволяет получить изображение большей части образца, говорит Андрей Зингер, доцент кафедры материаловедения и инженерии и научный сотрудник факультета имени Дэвида Кролла, возглавлявший исследование вместе с докторантом Зимином Шао.

Съемка большой площади важна, потому что она отражает истинное состояние материала, — сказал Зингер.

Нанотекстура, измеренная локальным зондом, может зависеть от выбора места зондирования.

Еще одним преимуществом нового метода является то, что он не требует разделения образца на части, что позволяет динамически изучать тонкие пленки, например, вводить свет, чтобы увидеть, как развиваются структуры.

Этот метод может быть легко применен для изучения динамики in-situ или operando, — сказал Шао.

Например, мы планируем использовать метод для изучения того, как меняется структура в течение пикосекунд после возбуждения короткими лазерными импульсами, что может позволить создать новые концепции для будущих терагерцовых технологий.

Метод был протестирован на двух тонких пленках, первая из которых имела известную нанотекстуру, используемую для проверки результатов визуализации. После тестирования второй тонкой пленки — изолятора Мотта с физическими свойствами, связанными со сверхпроводимостью — исследователи обнаружили новый тип морфологии, который ранее не наблюдался в материале — наношаблон, вызванный деформацией, который спонтанно формируется при охлаждении до криогенных температур.

Изображения получены без предварительных знаний, — заключил Шао, — потенциально устанавливая новые ориентиры и обосновывая новые физические гипотезы в моделировании фазового поля, моделировании молекулярной динамики и квантово-механических расчетах.

09.07.2023


Подписаться в Telegram



Нано

NatElec: Нанотранзисторы преодолеют ограничения кремниевых полупроводников
NatElec: Нанотранзисторы преодолеют ограничения кремниевых полупроводников

Кремниевые транзисторы, которые используются д...

Science: Открыт новый метод выращивания полезных квантовых точек
Science: Открыт новый метод выращивания полезных квантовых точек

Квантовые точки, или полупроводниковые на...

Nature Nanotechnology: Идет создание упрощенной формы жизни
Nature Nanotechnology: Идет создание упрощенной формы жизни

Учёные много лет пытаются понять, как&nbs

LS&A: Разработан метод синтеза наночастиц высокоэнтропийных сплавов
LS&A: Разработан метод синтеза наночастиц высокоэнтропийных сплавов

Быстрое создание наночастиц высокоэнтропийных ...

Nano Letters: Тройные стыки — залог сохранения стабильности наноматериалов
Nano Letters: Тройные стыки — залог сохранения стабильности наноматериалов

Как создать материалы, которые будут прочнее и...

Nature Nanotechnology: Нанодиски для стимуляции мозга заменят инвазивные электроды
Nature Nanotechnology: Нанодиски для стимуляции мозга заменят инвазивные электроды

Новые магнитные нанодиски разработали учёные и...

LS&A: Разработан хиральный нанокомпозит для зондирования сероводорода
LS&A: Разработан хиральный нанокомпозит для зондирования сероводорода

С развитием нанотехнологий создано много искус...

ACS Nano: Открыты светопоглощающие свойства ахиральных материалов
ACS Nano: Открыты светопоглощающие свойства ахиральных материалов

Исследователи из Университета Оттавы сдел...

ACS Nano: Искусственный паучий шелк превратят в медицинские материалы
ACS Nano: Искусственный паучий шелк превратят в медицинские материалы

Скоро Хэллоуин, пора украшать дома страшными в...

AFM: Антибактериальные поверхности из графена уничтожат 99,9% патогенов
AFM: Антибактериальные поверхности из графена уничтожат 99,9% патогенов

Графен, обладающий сильными бактерицидными сво...

Physical Review Letters: Ученые подобрались ближе к искоренению наношума
Physical Review Letters: Ученые подобрались ближе к искоренению наношума

Благодаря наноразмерным устройствам исследоват...

ACS Nano: Новое открытие улучшит дизайн микроэлектронных устройств
ACS Nano: Новое открытие улучшит дизайн микроэлектронных устройств

Как работает электроника нового поколения и&nb...

В УГНТУ разработали установку по переработке печной сажи в графен
В УГНТУ разработали установку по переработке печной сажи в графен

Установку, которая перерабатывает печную сажу&...

Science: Стало возможным массовое производство металлических нанопроводов
Science: Стало возможным массовое производство металлических нанопроводов

Новый метод выращивания крошечных металлически...

Поиск на сайте

Знатоки клуба инноваций


ТОП - Новости мира, инновации

Health Communication: Как правильно общаться с людьми с диагнозом Альцгеймера
Health Communication: Как правильно общаться с людьми с диагнозом Альцгеймера
Zoolinnean: Ученые открыли новый вид геккона со сросшимися костями
Zoolinnean: Ученые открыли новый вид геккона со сросшимися костями
Phys.org: Космический мусор защитит будущие миссии на Луну и Марс от радиации
Phys.org: Космический мусор защитит будущие миссии на Луну и Марс от радиации
Current Biology: Ученые придумали, как отпугивать акул от серфингистов
Current Biology: Ученые придумали, как отпугивать акул от серфингистов
Школьники создали для музея бота-проводника по коммуналкам и книгам Булгакова
Школьники создали для музея бота-проводника по коммуналкам и книгам Булгакова
Plant Phenomics: Как технологии помогают фермерам сохранить урожай риса
Plant Phenomics: Как технологии помогают фермерам сохранить урожай риса
Челябинские ученые сделают коммунальные машины автономными
Челябинские ученые сделают коммунальные машины автономными
Мордовские ученые создали бетон нового поколения
Мордовские ученые создали бетон нового поколения
PeerJ: Выяснилось, как хищники справляются, когда остаются без зубов
PeerJ: Выяснилось, как хищники справляются, когда остаются без зубов
Исследование Т-клеток в лечении опухолей открывает новую силу иммунотерапии
Исследование Т-клеток в лечении опухолей открывает новую силу иммунотерапии
Current Biology: Анализ ДНК опроверг прежние данные о погибших в Помпеях
Current Biology: Анализ ДНК опроверг прежние данные о погибших в Помпеях
Cell: Открыт новый вероятный маркер старения организма
Cell: Открыт новый вероятный маркер старения организма
МФТИ: Линзы тоньше волоса ускорят диагностику болезней на дому
МФТИ: Линзы тоньше волоса ускорят диагностику болезней на дому
В МГУ увеличили эффективность противогрибковых препаратов в 5000 раз
В МГУ увеличили эффективность противогрибковых препаратов в 5000 раз
Искусственные рецепторы на основе ДНК коронавируса открывают новые возможности
Искусственные рецепторы на основе ДНК коронавируса открывают новые возможности

Новости компаний, релизы

Международные эксперты оценили разработанную для нижегородского завода технологию
На старт! Внимание! MITEX!
Фестиваль научных театров «Наука всем!» прошёл в Санкт-Петербурге
Как человек проживает смерть родных
«Неделя без турникетов» проходит на предприятиях «Вертолетов России»