Les scientifiques capturent les moments de la formation et de la croissance des cristaux naissants
Photo d'un cristal d'or. Crédit :© Paul Straathof/Paul's Lab
La conversion de la plupart des matériaux en structure cristalline organisée commence par le processus de nucléation. Un exemple quotidien est la cristallisation rapide de l'eau surfondue après la nucléation d'un cristal germe. Ce phénomène a rendu perplexes les scientifiques comme les gens ordinaires. Le processus de nucléation, dans lequel les atomes se rassemblent et forment les plus petits cristaux, est un phénomène scientifique important qui a été largement étudié depuis la fin des années 1800.
La théorie de la nucléation classique stipule que l'assemblage de monomères dans une structure cristalline se produit de manière unidirectionnelle. D'autre part, certains ont suggéré qu'un processus de cristallisation non classique impliquant des structures cristallines intermédiaires métastables peut se produire dans certains systèmes. Cependant, il a été extrêmement difficile de confirmer ces théories par observation directe car la nucléation se produit très rapidement, et la taille d'un noyau peut être aussi petite que quelques atomes.
Ce mystère centenaire a finalement été résolu par une équipe de recherche conjointe internationale dirigée par LEE Won Chul, Professeur de génie mécanique au campus Erica de l'Université Hanyang. L'équipe commune de recherche a réussi à observer le moment de l'état initial de nucléation des nanocristaux.
Les scientifiques ont réussi à filmer le processus où les atomes d'or se rassemblent pour former des nanocristaux. Pour observer l'état initial du processus de nucléation, l'équipe a synthétisé des nanocristaux d'or en émettant un faisceau d'électrons sur des nanorubans de cyanure d'or au-dessus d'une membrane de graphène, qui décompose les nanorubans en atomes d'or. L'échantillon synthétisé a été observé avec le microscope électronique à transmission (MET) haute performance du Lawrence Berkeley National Laboratory. Le processus a été enregistré à une résolution spatiale de niveau atomique et à une résolution temporelle ultra-élevée sur une échelle de millisecondes.