(PhysOrg.com) -- Une nouvelle façon d'accélérer et d'éliminer les atomes d'oxygène des films minces d'oxyde de calcium a été découverte par une équipe de scientifiques du Pacific Northwest National Laboratory, Collège universitaire de Londres, et l'Université du Tohoku. En choisissant la longueur d'onde laser appropriée, ils ont trouvé un moyen d'éliminer l'oxygène à plusieurs fois la vitesse du son. Les atomes s'échappent de la surface de films nanostructurés d'oxyde de calcium.

Cette recherche a des implications pour la recherche et le développement en photochimie, catalyse, et la microélectronique. Il a été choisi comme couverture de Le Journal de Chimie Physique C pour le 27 janvier 2011.

En se concentrant sur des questions nouvelles et anciennes, la recherche fondamentale nous aide à comprendre les principes purs de la science et fournit les éléments de base pour résoudre de grands problèmes scientifiques. Dans cette nouvelle recherche, une équipe de physiciens des matériaux et théoriciens a collaboré pour répondre aux questions sur l'obtention d'un meilleur contrôle sur les structures en couches minces. Les couches minces sont importantes pour la recherche en photochimie, catalyse, et microélectronique, et ont des applications dans des industries telles que les technologies pharmaceutiques et énergétiques.

Ce projet implique la désorption d'atomes d'oxygène neutres à partir d'un film mince d'oxyde de calcium (CaO). La désorption est le processus d'élimination d'atomes ou d'autres particules d'une surface. En projetant un laser ultraviolet sur le matériau de grande surface, les atomes d'oxygène neutres sont désorbés à plusieurs fois la vitesse du son.

Les chercheurs ont utilisé une technique développée au PNNL appelée dépôt balistique réactif pour faire croître un film nanostructuré de CaO. En utilisant des impulsions laser pour exciter le film, les chercheurs ont appliqué des techniques de temps de vol pour mesurer l'énergie cinétique et le rendement des atomes d'oxygène désorbés. En sélectionnant la longueur d'onde laser, ils étaient capables de produire des atomes hautement énergétiques à partir de la surface du film. L'excitation électronique, connu sous le nom d'exciton, est initialement formé dans la masse du matériau. Les excitons sont mobiles et peuvent transférer de l'énergie électronique à la surface du film. Une fois en surface, une partie de l'énergie des excitons est canalisée dans la désorption d'atomes d'oxygène neutres à grande vitesse.

Cette recherche montre qu'il est possible de manipuler des structures moléculaires particulières sur une surface de matériau en réglant la longueur d'onde du laser. Cette découverte pourrait être utile pour manipuler les structures de surface au niveau atomique. La modification des couches minces à une échelle très fine peut permettre aux scientifiques de mieux contrôler les structures des couches minces.

Les chercheurs continuent de travailler au développement et à l'exploration d'autres mécanismes pour les processus de désorption thermique à partir de matériaux oxydes.