Обратимые процессы с участием микроскопических дефектов ученым помогала наблюдать технология быстрой электронной микроскопии.
Зевейл уже был удостоен высшей научной награды в области по химии «За исследование переходных состояний, возникающих во время химических реакций, с использованием фемтосекундной техники».
Последним достижением лаборатории Зевейла стала технология сверхбыстрой электронной микроскопии. Эта технология по сути есть комбинация фемтосекундной оптической системы и электронной микроскопии высокого разрешения. Такая комбинация позволяет получить инструмент, позволяющий изучать материю с таким же высоким разрешением по времени, как и по размерности.
В своем новом исследовании Зевейл обнаружил, что нитевидные микрокристаллы меди и органического соединения TCNQ (7,7,8,8-тетрацианохинодиметан, C12H4N4), квазиодномерного полупроводникового объекта, проявляют опто-механический эффект, который может быть применен в будущем в нанотехнологиях.
Исследования показало, что при облучении микрокристаллов лазерными импульсами, их нити становятся длиннее, а после выключения лазерных импульсов полностью восстанавливают первоначальные размеры.
Наиболее впечатляющим этот эффект оказался при разрушении кристаллов. Ученые добивались этого с помощью кратковременного мощного импульса.
В месте слома, как правило, образуется трещинка с размерами 10 на 100 нм. При облучении лазером и растяжении кристалла эта трещина затягивается, а после завершения облучения нанопрореха опять проявляет прежние размеры. Таким образом эффект является полностью обратимым.
Изменение размеров кристаллов связано с тем, что энергия лазерных импульсов выбивает электроны из частиц, образующих кристаллическую решетку. Эти электроны частично захватываются молекулами TCNQ, и изменяют распределение зарядов в них. В результате молекулы теряют дипольный момент, что и приводит к их реорганизации и увеличению размеров всего тела. Мера растяжения кристаллов в таком случае должна зависеть от интенсивности облучения, что и наблюдал Зевейл вместе с коллегами.
Он надеется, что его открытие, описывающее обратимое поведение наноразмерных систем найдет применение в материаловедении, нанотехнологии и биологии.
ужс я даже не могу представить как это больно 