室温下小型稀有气体团簇的首次直接成像

科学家们首次成功地在室温下稳定并直接成像小型惰性气体原子团。这项成就为凝聚态物理的基础研究和量子信息技术的应用开辟了令人兴奋的可能性。维也纳大学的科学家与赫尔辛基大学的同事合作实现的这一突破的关键是将惰性气体原子限制在两层石墨烯之间。

这种方法克服了惰性气体在环境温度下的实验条件下不形成稳定结构的困难。

该方法的细节和第一张稀有气体结构(氪和氙)的电子显微镜图像现已发表在自然材料.

高尚的陷阱

维也纳大学的Jani Kotakoski小组正在研究使用离子辐照来改变石墨烯和其他二维材料的特性，当时他们注意到了一些不寻常的情况:当惰性气体用于辐照时，它们会被夹在两片石墨烯之间。

当惰性气体离子足够快地穿过第一石墨烯层而不是第二石墨烯层时，就会发生这种情况。

一旦被困在两层之间，惰性气体就可以自由移动。

这是因为它们不形成化学键。然而，为了容纳惰性气体原子，石墨烯弯曲形成微小的口袋。

在这里，两个或多个惰性气体原子可以相遇并形成规则、密集的二维惰性气体纳米团簇。

显微镜的乐趣

“我们使用扫描透射电子显微镜来观察这些星团，它们真的很迷人，看起来很有趣。当我们对它们成像时，它们会旋转、跳跃、生长和收缩，”该研究的主要作者Manuel Lä ngle说。“在各层之间获得原子是这项工作最困难的部分。既然我们已经实现了这一点，我们就有了一个简单的系统来研究与材料生长和行为相关的基本过程，”他补充道。在评论该小组未来的工作时，贾尼·科塔科斯基说:“下一步是研究具有不同惰性气体的星团的特性以及它们在低温和高温下的表现。由于在光源和激光器中使用了惰性气体，这些新结构将来可能会应用于量子信息技术等领域。”

来源: Materials provided by University of Vienna.
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