Ученые пронаблюдали движение атомов в 4D

Исследователи из из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, Национальной лаборатории имени Лоуренса в Беркли и Колорадского университета в Боулдере дополнили современную теорию нуклеации. Для этого они разыскивали не иголку в стоге сена, но ядрышки из 13 атомов в наночастицах сплавов. Результаты проделанной работы были опубликованы на страницах Nature.

Переход от одного агрегатного состояния материи к другому — будь то замерзание, плавление или испарение — начинается с нуклеации. Сперва процесс зарождается в крохотных кластерах атомов или молекул — ядрышках, затем кластеры начинают сливаться друг с другом.

Команда исследователей наблюдала нуклеацию с атомарным разрешением в 4D (когда 3D-процесс растягивается еще и на координату времени). Ученые экзаменировали наночастички сплава железа и платины. Размер образцов был так мал, что 10 тысяч наночастиц «плечом к плечу» могли составить ширину человеческого волоса. Процесс нуклеации запускали, нагревая частички до 520 °C — при этой температуре сплав переходит из одного твердого состояния в другое, более упорядоченное. Снимки на микроскопе делали спустя 9, 16 и 26 минут.

Наблюдая за 33 ядрышками (в каждом по 13 атомов), ученые доказали, что они — не сферы. Напротив, ядрышки формировали нерегулярные структуры. Атомы периферии образований были менее упорядочены, чем центральные. Помимо того, что ядрышки стали расти в количестве и размере, они исчезали, делились и сливались.

До сих пор современная теория нуклеации не обладала такими подробностями.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.