A première vue, il semble que des milliards d'atomes de plomb aient mystérieusement disparu. Lorsqu'il est exposé à la chaleur, une couche de plomb appliquée sur une surface de nickel devient presque invisible d'un instant à l'autre. En réalité, la moindre perturbation fait passer ces atomes d'un coup d'une forme large de « galette plate » à un hémisphère compact. Ce phénomène remarquable a été révélé pour la première fois par des chercheurs de l'Institut MESA+ de nanotechnologie de l'Université de Twente, qui ont depuis publié leurs résultats dans Lettres d'examen physique .
Un revêtement de plomb sur une surface de nickel a des propriétés électroniques inhabituelles qui l'amènent à former des "crêpes" plates, constitué de milliards d'atomes disposés dans une structure cristalline. Ces "galettes" de plomb solide sont stabilisées mécaniquement et n'ont que quelques dizaines d'atomes d'épaisseur. Lorsqu'il est exposé à un chauffage progressif, rien ne change au début. À environ 520 Kelvin (247 degrés Celsius), cependant, le revêtement de plomb semble soudain disparaître complètement. En l'espace de quelques millisecondes, les "éclats" de plomb se transforment en hémisphères d'un rayon (ou "hauteur") de quelques micromètres. De façon intéressante, tout cela a lieu à une température inférieure au point de fusion du plomb. Les hémisphères, trop, sont constitués de plomb solide. Donc aucune masse n'a été perdue, le matériau a simplement pris une configuration spatiale différente.
La technique utilisée par les chercheurs pour observer ce processus est connue sous le nom de microscopie électronique à basse énergie (LEEM). Il n'existe que quelques microscopes de ce type, mais deux ont été récemment installés aux Pays-Bas. Ils sont conçus pour bombarder des surfaces avec des électrons de faible énergie. Cela les rend particulièrement bien adaptés à la réalisation d'observations précises de phénomènes et d'événements de surface dans des films minces.
La transformation abrupte de plat à sphérique peut s'expliquer en termes de la forme la plus énergétiquement favorable. De ce point de vue, les hémisphères utilisent beaucoup plus efficacement les surfaces, alors que les crêpes ne sont pas très stables. Il y a eu récemment une expansion massive de notre compréhension des processus atomiques jusqu'au niveau des atomes simples, facilitée par des techniques expérimentales telles que la microscopie à effet tunnel (STM), avec les théories nouvellement développées. Toutefois, nous ne pouvons pas expliquer la vitesse à laquelle cette transition a lieu.
Lors de la transposition d'un ruban à deux dimensions dans un hémisphère à trois dimensions, il est possible de calculer la hauteur de cette dernière structure. Dans ce but, le ruban est supposé être de forme circulaire.
Cependant, cette transition ultra-rapide récemment découverte de deux à trois dimensions est basée sur une interaction délicate entre plusieurs atomes, une sorte de processus de groupe. Dans leur article publié, ces chercheurs de Twente expriment l'opinion qu'une explication plus détaillée de la transition très rapide du plat au sphérique ne sera possible que lorsque nous aurons une meilleure compréhension théorique fondamentale des phénomènes de niveau méso. LEEM peut être utilisé pour faire des observations directes de nouveaux phénomènes à l'échelle méso, générant ainsi des données cruciales pour notre connaissance de ce domaine. L'importance de ces résultats est qu'ils nous permettront de mieux comprendre la stabilité des nanostructures.
L'article intitulé "Désintégration anormale des mesas de plomb stabilisées électroniquement sur Ni(111)" de Tjeerd Bollmann, Raoul van Gastel, Harold Zandvliet et Bene Poelsema a été publié dans Lettres d'examen physique . En septembre, Tjeerd Bollmann a soutenu avec succès sa thèse de doctorat intitulée "Escape from Flatland", qui a été supervisé par le Prof. Bene Poelsema (UT) et le Prof. Joost Frenken (UL).
