Dans une nouvelle étude surprenante, des chercheurs de l'Université du Minnesota Twin Cities ont découvert que le rayonnement du faisceau d'électrons qu'ils pensaient auparavant dégrader les cristaux peut en réalité réparer les fissures de ces nanostructures.
Cette découverte révolutionnaire ouvre une nouvelle voie pour créer des nanostructures cristallines plus parfaites, un processus essentiel pour améliorer l'efficacité et la rentabilité des matériaux utilisés dans pratiquement tous les appareils électroniques que nous utilisons quotidiennement.
"Pendant longtemps, les chercheurs étudiant les nanostructures pensaient que lorsque nous soumettions les cristaux à un rayonnement électronique pour les étudier, ils se dégraderaient", a déclaré Andre Mkhoyan, professeur de génie chimique et de science des matériaux à l'Université du Minnesota et chercheur principal de l'étude. . "Ce que nous avons montré dans cette étude, c'est que lorsque nous prenons un cristal de dioxyde de titane et l'irradions avec un faisceau d'électrons, les fissures étroites d'origine naturelle se comblent et se guérissent d'elles-mêmes."
Les chercheurs sont tombés accidentellement sur cette découverte en utilisant le microscope électronique de pointe de l'Université du Minnesota pour étudier les cristaux pour une raison complètement différente.
"J'étudiais les fissures dans les cristaux au microscope électronique et ces fissures ne cessaient de se combler", a déclaré Silu Guo, titulaire d'un doctorat en génie chimique et en science des matériaux à l'Université du Minnesota. étudiant. "C'était inattendu, et notre équipe a réalisé qu'il y avait peut-être quelque chose d'encore plus important que nous devrions étudier."
Au cours du processus d’auto-guérison, plusieurs atomes du cristal se sont déplacés ensemble en tandem et se sont rencontrés au milieu pour former une sorte de pont qui remplissait la fissure. Pour la première fois, les chercheurs ont montré que les faisceaux d'électrons pouvaient être utilisés de manière constructive pour créer de nouvelles nanostructures, atome par atome.
"Qu'il s'agisse de fissures atomiquement pointues ou d'autres types de défauts dans un cristal, je pense que c'est inhérent aux matériaux que nous avons cultivés, mais il est vraiment étonnant de voir comment le groupe du professeur Mkhoyan peut réparer ces fissures à l'aide d'un faisceau d'électrons", a déclaré l'Université de Bharat Jalan, professeur de génie chimique et de science des matériaux au Minnesota, collaborateur de la recherche.
Les chercheurs affirment que la prochaine étape consiste à introduire de nouveaux facteurs, tels que la modification des conditions du faisceau d'électrons ou la modification de la température du cristal, afin de trouver un moyen d'améliorer ou d'accélérer le processus.
"Nous avons d'abord découvert, maintenant nous voulons trouver d'autres moyens de concevoir le processus", a déclaré Mkhoyan.
Outre Mkhoyan, Guo et Jalan, l'équipe de recherche comprenait un doctorat en génie chimique et en science des matériaux de l'Université du Minnesota. l'étudiant Sreejith Nair et l'ancien étudiant diplômé Hwanhui Yun.
La recherche "Réparer les fissures atome par atome dans le rutile TiO2 par radiolyse par faisceau d'électrons", est publié dans la revue Nature Communications .
Plus d'informations : Silu Guo et al, Mending fissure atome par atome dans le rutile TiO2 avec radiolyse par faisceau d'électrons, Nature Communications (2023). DOI : 10.1038/s41467-023-41781-x
Informations sur le journal : Communications naturelles
Fourni par l'Université du Minnesota
