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

ASC Nano: Ученые придумали, как свернуть нанолист в рулончик
ASC Nano: Ученые придумали, как свернуть нанолист в рулончик

Исследователи из Токийского столичного ун...

Nano Letters: Вибрирующие нанопузырьки помогут усовершенствовать очистку воды
Nano Letters: Вибрирующие нанопузырьки помогут усовершенствовать очистку воды

Новое исследование физики вибрирующих нанопузы...

Nature Nanotechnology: Замена асбеста в строительстве оказалась не менее опасной
Nature Nanotechnology: Замена асбеста в строительстве оказалась не менее опасной

Патогенный потенциал вдыхания инертных волокни...

Nano Letters: Уязвимость ГЭБ у пациентов с Альцгеймером используют для лечения
Nano Letters: Уязвимость ГЭБ у пациентов с Альцгеймером используют для лечения

Нейродегенеративными заболеваниями, такими как...

Electrochemistry Communications: Из нанопагод ZnO разработан фотоэлектрод
Electrochemistry Communications: Из нанопагод ZnO разработан фотоэлектрод

Исследовательская группа, состоящая из со...

LS&A: Исследователи усилили передачу сигнала в перовскитовых нанолистах
LS&A: Исследователи усилили передачу сигнала в перовскитовых нанолистах

Перовскитовые материалы по-прежнему вызывают б...

Nature Communications: В модельном организме ученые нашли наноструктуры
Nature Communications: В модельном организме ученые нашли наноструктуры

У всех представителей животного царства есть ж...

PNAS: Ученые применили нанотехнологии для понимания поведения опухолей
PNAS: Ученые применили нанотехнологии для понимания поведения опухолей

Исследование, проведенное докторантом Пабло С....

Small: Форма пропеллера поможет обуздать движение наночастиц
Small: Форма пропеллера поможет обуздать движение наночастиц

Самодвижущиеся наночастицы потенциально могут ...

Science Advances: Нанопластики способствуют развитию болезни Паркинсона
Science Advances: Нанопластики способствуют развитию болезни Паркинсона

Нанопластики взаимодействуют с особым бел...

Nature Materials: Из наночастиц и ДНК ученые собрали квазикристалл
Nature Materials: Из наночастиц и ДНК ученые собрали квазикристалл

Наноинженеры создали квазикристалл &mdash...

Physical Review Fluids: Волновую механику применили в нанометровом масштабе
Physical Review Fluids: Волновую механику применили в нанометровом масштабе

Исследователи показали, что принципы рабо...

Исследователи создали нанопленку, укрощающую огонь
Исследователи создали нанопленку, укрощающую огонь

Высокотемпературное пламя используется для&nbs...

Ученые разработали нанотатуировки для наблюдения за клетками
Ученые разработали нанотатуировки для наблюдения за клетками

Инженеры разработали наноразмерные татуировки&...

Ученые обнаружили нанороботов в живой ткани
Ученые обнаружили нанороботов в живой ткани

Самое удивительное, что они там, каж...

Поиск на сайте

Знатоки клуба инноваций


ТОП - Новости мира, инновации

Новая реалистичная компьютерная модель поможет роботам собирать лунную пыль
Новая реалистичная компьютерная модель поможет роботам собирать лунную пыль
С помощью GPT-4 создали видеоуроки по педиатрии для слабо обеспеченных больниц
С помощью GPT-4 создали видеоуроки по педиатрии для слабо обеспеченных больниц
Телескоп Джеймс Уэбб обнаружил следы нейтронной звезды в легендарной сверхновой
Телескоп Джеймс Уэбб обнаружил следы нейтронной звезды в легендарной сверхновой
Нервная анорексия у мужчин опасна для жизни
Нервная анорексия у мужчин опасна для жизни
Nicotine & Tobacco Research: Запрет сигарет с ментолом помогает бросить курить
Nicotine & Tobacco Research: Запрет сигарет с ментолом помогает бросить курить
Новое исследование роли дофамина поможет лечить болезнь Паркинсона
Новое исследование роли дофамина поможет лечить болезнь Паркинсона
Мальротацию кишечника новорожденных помогут распутать лягушачьи икринки
Мальротацию кишечника новорожденных помогут распутать лягушачьи икринки
Nature Comm: Младенцев с синдромом Дауна в древности почитали как особенных
Nature Comm: Младенцев с синдромом Дауна в древности почитали как особенных
Крошечную метку на замену RFID сделали еще надежнее
Крошечную метку на замену RFID сделали еще надежнее
Освоение космоса: остановить нельзя развивать
Освоение космоса: остановить нельзя развивать
Гигантские антарктические морские пауки удивили всех отношением к потомству
Гигантские антарктические морские пауки удивили всех отношением к потомству
Геномы бабочек и мотыльков практически не изменились за 250 млн лет эволюции
Геномы бабочек и мотыльков практически не изменились за 250 млн лет эволюции
Ученые намерены глубже понять жизнь на Земле благодаря имиджеомике
Ученые намерены глубже понять жизнь на Земле благодаря имиджеомике
Как выглядит работающий рекламный баннер
Как выглядит работающий рекламный баннер
Исследование: теряя товарищей по стае, овсянки отказываются зимовать на прежнем месте
Исследование: теряя товарищей по стае, овсянки отказываются зимовать на прежнем месте

Новости компаний, релизы

НАИРИТ объявит итоги Всероссийского инновационного конкурса 21 февраля
НАИРИТ объявит итоги Всероссийского инновационного конкурса 21 февраля
«Инструменты инновационного развития»
«Инструменты инновационного развития»
3 причины перехода с печатной рекламы на цифровую
3 причины перехода с печатной рекламы на цифровую
Виды резервирования серверов для задач АСУ ТП
Виды резервирования серверов для задач АСУ ТП
Выбор клиники и лечащего врача с помощью специализированного сервиса
Выбор клиники и лечащего врача с помощью специализированного сервиса