물리학자들은 금속 산화물로부터 2차원 준결정 형성의 미스터리를 풀었습니다.

[아름이]

물리학자들은 금속 산화물로부터 2차원 준결정 형성의 미스터리를 풀었습니다.
날짜:
2023년 1월 26일
원천:
마르틴 루터 대학교 할레 비텐베르크
요약:
2차원 산화티타늄 구조는 바륨을 첨가하여 고온에서 브레이크업합니다. 정육각형 대신 4개, 7개, 10개의 원자 고리가 비주기적으로 생성됩니다. 한 팀이 이제 금속 산화물로부터 2차원 준결정 형성의 수수께끼를 풀었습니다.

2차원 산화티타늄 구조는 바륨을 첨가하여 고온에서 브레이크업합니다. 정육각형 대신 4개, 7개, 10개의 원자 고리가 비주기적으로 생성됩니다. Martin Luther University Halle-Wittenberg(MLU) 팀은 Max Planck Institute(MPI) 미세 구조 물리학, Université Grenoble Alpes 및 National Institute of Standards and Technology(Gaithersburg, USA)의 연구원들과 협력하여 이 발견을 수행했습니다. 금속 산화물로부터 2차원 준결정 형성의 수수께끼를 풀다. 그들의 연구 결과는 Nature Communications 저널에 게재되었습니다 .

육각형은 자연에서 자주 발견됩니다. 가장 잘 알려진 예는 벌집이지만 그래핀이나 산화티타늄과 같은 다양한 금속 산화물도 이 구조를 형성합니다. "육각형은 주기적인 배열을 위한 이상적인 패턴"이라고 MLU 물리학 연구소의 표면 및 인터페이스 물리학 그룹 연구원인 Stefan Förster 박사는 설명합니다. "그들은 너무 완벽하게 맞아서 틈이 없습니다." 2013년에 이 그룹은 백금 기판에 산화티타늄과 바륨을 함유한 초박막을 증착하고 초고진공에서 섭씨 1,000도 정도로 가열하면서 놀라운 발견을 했습니다. 원자는 12개의 모서리를 가진 더 큰 대칭 모양으로 그룹화되는 삼각형, 사각형 및 마름모꼴로 배열됩니다. 12중 회전대칭 구조를 만들었고, 예상되는 6중 주기성 대신에. Förster에 따르면, "비주기적 구조를 가진 준결정이 생성되었습니다. 이 구조는 관찰자가 식별하기 어려운 이러한 정렬 배후의 체계적 구조에도 불구하고 고도로 정렬된 기본 원자 클러스터로 구성됩니다." Halle의 물리학자들은 금속 산화물에서 2차원 준결정의 형성을 세계 최초로 입증했습니다.

그러한 준결정의 형성을 뒷받침하는 메커니즘은 발견 이후 여전히 수수께끼로 남아 있습니다. MLU의 물리학자들은 이제 Max Planck Institute for Microstructure Physics Halle, Université Grenoble Alpes 및 National Institute of Standards and Technology(Gaithersburg, USA)의 연구원들과 협력하여 이 수수께끼를 풀었습니다. 정교한 실험, 강력한 계산 및 고해상도 현미경을 사용하여 그들은 높은 온도와 바륨의 존재가 각각 4개, 7개 및 10개의 원자로 구성된 티타늄 및 산소 고리의 네트워크를 생성한다는 것을 보여주었습니다. 공동 프로젝트를 이끄는 Förster는 "바륨은 원자 고리를 분해하고 안정화시킵니다."라고 설명합니다. "하나의 바륨 원자는 7개의 고리에, 2개의 고리는 10개의 고리에 박혀 있습니다."

그들의 최신 발견을 통해 연구원들은 물리학의 근본적인 질문을 명확히 하는 것 이상을 수행했습니다. "이제 우리는 원자 수준에서 형성 메커니즘을 더 잘 이해했기 때문에 금속 산화물이나 그래핀과 같은 다른 응용 관련 재료에서 필요에 따라 이러한 2차원 준결정을 제조하려고 시도할 수 있습니다."라고 Förster는 말합니다. "우리는 이 특별한 배열이 완전히 새롭고 유용한 속성을 생성할지 여부를 알게 되어 기쁩니다."

이 실험은 Deutsche Forschungsgemeinschaft(DFG - German Research Foundation)와 프랑스 국립청(Agence Nationale de la Recherche)이 자금을 지원하는 "비주기적 결정: 구조, 역학 및 전자 특성" 프로젝트의 일환으로 수행되었습니다.

출처 : https://www.sciencedaily.com/