2006年7月7日
美国能源部杰出博士后研究员Oleg Shpyrko领导的研究小组称，纳米技术中使用的一种物质在其表面具有不同寻常的结构阿贡国家实验室学会了。
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| 这张图代表了液态金-硅共晶合金表面冻结单分子层中周期性有序的金(黄色)和硅(蓝色)原子。布鲁克海文国家实验室和阿贡国家实验室都对这一表面进行了研究。 |
这张图代表了液态金-硅共晶合金表面冻结单分子层中周期性有序的金(黄色)和硅(蓝色)原子。两家公司都对这一表面进行了研究布鲁克海文国家实验室和阿贡国家实验室。
这项由阿贡纳米材料中心开发的研究成果发表在《科学》杂志上。亚博网站下载亚博老虎机网登录
这种物质是一种金硅共晶合金，含有82%的金和18%的硅。“共晶”一词指的是该组合物在低于其任一组分熔化温度的温度下熔化。对于大多数共晶合金，合金的熔点与其纯成分的熔点之间的差异约为100摄氏度;在360°C(680°F)下，金硅共晶合金比它的任何一种成分低约1000°C。
但这并不是金硅共晶合金的唯一不同寻常之处。在晶体中，原子以一种有序的、周期性的方式排列，而在液体中，原子的排列是无序的。十年前人们就知道，许多金属液体在其表面附近有两到三个不同的原子层，而这些层中通常没有类似晶体的顺序。然而，Shpyrko和他的同事们发现金硅共晶合金在其表面附近有七到八层。在试图理解这一意想不到的发展过程中，他们还发现最表层包括一种晶体结构，类似于通常只在固体物质中发现的结构。
了解像这种表面冻结的单层膜这样的新型表面相的特征对于纳米技术的发展是非常重要的，在纳米技术中，基本的测量单位是十亿分之一米。
Shpyrko说:“当你把一个物体或设备的尺寸缩小到一纳米时，实际上一切都是表面和界面。”“我们需要了解支配表面结构的物理和化学新定律是什么。”
了解金和硅尤其重要，因为它们被用于计算机技术。金是一种抗氧化的“高贵”金属，很容易被塑成微小的计算机芯片互连线，而硅是大多数半导体设备的主要成分。
Shpyrko说:“如果你仔细想想，你会发现几乎所有电子设备中都有金和硅相互接触。”
Shpyrko在哈佛大学攻读博士学位时开始了这项研究，并在阿贡完成了这项研究。他用Argonne的先进光子源(Advanced Photon Source)提供了西半球可用的最明亮的x射线束，对这种材料进行了几项测试:x射线镜面反射率，提供了垂直于表面的原子结构信息;x射线掠入射衍射，提供了面内结构的信息;x射线漫射，它提供了关于波浪和表面其他动力学的信息;x射线晶体截形棒，用于测量晶体表层的厚度和结构。
《科学》杂志上这篇文章的合著者是哈佛亚博老虎机网登录大学的Reinhard Streitel、Venkatachalapathy S.K. Balagurusamy、Alexei Y. Grigoriev和Peter S. Pershan教授;以色列巴伊兰大学教授Moshe Deutsch;布鲁克海文国家实验室的Benjamin M. Ocko;芝加哥大学的Mati Meron和Binhua Lin。
这项工作得到了美国能源部、基础能源科学办公室和耶路撒冷的美国-以色列两国科学基金会的支持。亚博老虎机网登录布鲁克海文的测量也得到了基础能源科学办公室的支持。亚博老虎机网登录阿贡国家实验室是美国第一个国家实验室，开展基础和应用科学研究，涉及广泛的学科，从高能物理学到气候学和生物技术。自1990年以来，阿贡与600多家公司、众多联邦机构和其他组织合作，帮助提高美国的科学领导地位，为国家的未来做好准备。Argonne由芝加哥大学为美国能源部科学办公室管理。亚博老虎机网登录
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