2020.7. 3关于 KUT / 学者 / 研究 / 学生生活

世界首次捕捉到原子排列的图像

一个研究小组由以下人员组成教授。山本哲也(研究所材料设计中心经理)、理学株式会社和住友重工业株式会社在世界上首次成功捕获了原子排列的时间依赖性图像,展示了从非晶态到厚度为005微米的多晶金属氧化物薄膜的隐含有序演化。

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研究小组成功捕获了通过加热沉积在玻璃基板上的超薄非晶金属氧化物薄膜而引起的金属和氧原子排列的图像。山本教授与住友重工株式会社一起开发了一种新型高密度电弧等离子体沉积系统。使用该技术可以在室温下在玻璃基板上沉积超薄非晶金属氧化物薄膜。这些“非晶”薄膜含有不规则排列的金属和氧原子。逐渐加热沉积有薄膜的基板,在180℃时会形成一些纳米级(1纳米:0001微米)大小的核。随着进一步加热,独立晶核三维生长,然后转变为在有限范围内显示金属和氧原子之间连接的微晶,随后在195 ℃时实现晶粒之间的晶体择优取向。一系列的热处理促进了从非晶态到多晶金属氧化物薄膜的隐含有序的演化。

Rigaku Corporation开发的配备高速2D X射线探测器的高分辨率X射线衍射系统(SmartLab)在世界上首次可以观察微晶中原子的动态排列行为以及薄膜中晶粒之间的择优取向。

使用这种最先进的技术来操纵原子排列应该会带来多种未来应用,包括创建柔性材料,将不同的物质(例如金属氧化物和聚合物)结合起来,以创造出重量轻且可以弯曲而不断裂的产品。

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非晶态金属氧化物中形成结晶相的可能机制(Yutaka FURUBAYASHI 博士绘制的图表)

教授。山本哲也分享了他的想法。正如他所叙述的那样,“无机材料中抑制原子有序性和促进有序性的熵之间的竞争导致隐含秩序的演化,为人类提供了如何从当前的‘文明冲突’过渡到‘文明相互进化’的视角。”

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