Les trios d'atomes de tungstène sont grandement influencés dans leur migration à travers la nature d'une minuscule particule par la forme de la particule, selon une équipe d'experts, y compris le Dr Fei Gao du Pacific Northwest National Laboratory. L'équipe américaine et chinoise a effectué des simulations informatiques complexes pour déterminer l'énergie impliquée dans la migration des grappes de tungstène. Ils ont trouvé que l'adatome 3 à 4, ou atome de surface, les grappes préfèrent former des îles serrées. La réorientation est le mécanisme de migration dominant pour le dimère, tandis que la migration nette des grappes de lager peut être accomplie par le cisaillement dimère, mécanismes concertés de mouvement et de rotation.

La recherche a été mise en évidence sur la couverture de l'European Physical Journal B en mars 2011 avec l'article à comité de lecture :"Tungsten Clusters Migration on Nanoparticles:A Dimer Method Study".

La demande de miniaturisation des dispositifs électroniques bénéficiera d'une compréhension plus approfondie des matériaux nanostructurés. Le tungstène a des propriétés uniques telles que la haute densité, dureté, température de fusion, élasticité et conductivité, avec une faible dilatation thermique. Ces propriétés uniques et ces particules de taille nanométrique peuvent être utilisées pour stocker et organiser des électrons à utiliser par les semi-conducteurs, fournir aux ingénieurs un matériau de résistance inférieure et de conductivité améliorée.

Grâce aux supercalculateurs du Laboratoire des sciences moléculaires de l'environnement, l'équipe de recherche a effectué les calculs nécessaires à la recherche d'états de transition et de chemins de migration possibles pour les agrégats de tungstène sur les nanoparticules de tungstène, et les énergies de migration correspondantes pour les chemins de migration possibles de ces clusters.

Les amas de tungstène avec jusqu'à quatre adatomes préfèrent les structures compactes 2D avec des énergies de liaison relativement faibles. L'équipe a déterminé que l'effet des régions d'interface et de sommet sur le comportement de migration des clusters est significativement fort par rapport à la taille des nanoparticules.

Les mécanismes de migration sont très différents lorsque les amas sont situés au centre de la nanoparticule et à proximité des zones d'interface ou de sommet. Près des interfaces et des sommets, les atomes du substrat ont tendance à participer aux processus de migration des amas, et peut rejoindre les adatomes pour former un amas plus grand ou conduire à la dissociation d'un amas via le mécanisme d'échange, ce qui fait que l'adatome traverse les facettes.

Les barrières énergétiques calculées pour les trimères suggèrent que la migration concertée est plus probable que le saut successif d'un seul adatome dans les amas.

La méthode de calcul multi-échelle, allant du calcul ab initio à la méthode de la dynamique en temps long, sera en outre utilisé pour étudier l'évolution structurelle d'amas métalliques de taille nanométrique avec une taille et une transformation de phase croissantes de ces amas métalliques. Ces études fourniront des informations importantes sur les catalyseurs à l'échelle nanométrique, capteurs et applications électrochromes telles que le verre intelligent où les propriétés de transmission de la lumière ou de la chaleur du verre sont modifiées par l'application d'une tension.