Повърхностите играят ключова роля в множество химични реакции, включително катализа и корозия. Разбирането на атомната структура на повърхността на даден функционален материал е от съществено значение както за инженерите, така и за химиците. Изследователи от Университета в Нагоя, Япония, използват вторични електронни изображения (ВЕИ) с атомна разделителна способност, за да уловят атомната структура на най-горния слой на материалите и да разберат по-добре разликите от долните му слоеве. Изследователите са публикували своите открития в списание Microscopy.

При някои материали се наблюдава „реконструкция на повърхността“ – това означава, че повърхностните атоми са организирани по различен начин от вътрешните. За да се наблюдава това, особено на атомно ниво, са необходими техники, чувствителни към повърхността.

Традиционно сканиращата електронна микроскопия (СЕМ) е ефективен инструмент за изследване на наноразмерни структури. СЕМ работи като сканира пробата с фокусиран електронен лъч и улавя излъчените от повърхността ВЕ. Обикновено ВЕ се излъчват от малка дълбочина под повърхността, което затруднява наблюдението на явления като реконструкция на повърхността, особено ако става въпрос само за един атомен слой.

Изследователският екип от Университета в Нагоя се справя с този проблем, като използва най-простата приложима система - двуслоен образец от молибденов дисулфид (MoS2), за да измери колко информация може да извлече ВЕИ от повърхностните и подповърхностните слоеве. Като подреждат два слоя MoS₂, те разграничават повърхностния от втория.

Изследователите установяват, че ВЕИ изобразяването с атомна разделителна способност е ефективно за идентифициране на атомни подреждания на повърхността с изключително висока чувствителност. Техните констатации разкриват, че интензивността на ВЕИ изображенията от повърхностния слой е около три пъти по-висока от тази на втория, което е убедително доказателство за чувствителността на метода.

ВЕ изображенията с атомна разделителна способност на еднослойна проба от MoS₂ разкриват зашеметяващи структури, подобни на пчелна пита, съставени от молибденови и серни атоми. Освен визуалната привлекателност, ВЕ изображенията разкриват припокриващи се модели, показващи различно разположение на атомите в повърхностния и втория слой.

„Най-забележителното е, че добивът на ВЕ от повърхностния слой е около три пъти по-голям, отколкото от втория“, обяснява Кох Сайтох, водещ автор и изследовател в Института по материали и устойчивост на системите (IMASS) към Университета в Нагоя. „Този резултат предполага, че повърхностният слой поглъща или разсейва ВЕ от втория. Това поглъщане допринася за чувствителността на метода към дълбочината.“

Целта на групата е да използва ВЕИ с атомна разделителна способност, за да разкрие структурата на повърхността на атомно ниво, включително реконструкция на повърхността и други уникални структури, образувани върху повърхностите. За да се контролират растежът, производството и електронните и механичните свойства на наноматериалите, разбирането на тези процеси е от съществено значение.

Източник: EurekAlert