(PhysOrg.com) - Uma nova maneira de acelerar e remover átomos de oxigênio de filmes finos de óxido de cálcio foi descoberta por uma equipe de cientistas do Pacific Northwest National Laboratory, University College of London, e a Tohoku University. Ao escolher o comprimento de onda do laser apropriado, eles encontraram uma maneira de remover o oxigênio em muitas vezes a velocidade do som. Os átomos escapam da superfície de filmes nanoestruturados de óxido de cálcio.

Esta pesquisa tem implicações para a pesquisa e desenvolvimento em fotoquímica, catálise, e microeletrônica. Foi escolhida como capa de The Journal of Physical Chemistry C para 27 de janeiro, 2011

Concentrando-se em questões novas e antigas, a pesquisa básica nos ajuda a compreender os princípios puros da ciência e fornece os blocos de construção para a solução de grandes problemas científicos. Nesta nova pesquisa, uma equipe de materiais e físicos teóricos colaborou para responder a perguntas sobre como obter maior controle sobre as estruturas de filme fino. Filmes finos são importantes para pesquisas em fotoquímica, catálise, e microeletrônica, e têm aplicações em indústrias como farmacêutica e tecnologias de energia.

Este projeto envolve a dessorção de átomos neutros de oxigênio de uma fina película de óxido de cálcio (CaO). A dessorção é o processo de remoção de átomos ou outras partículas de uma superfície. Ao brilhar um laser ultravioleta no material de alta área de superfície, átomos neutros de oxigênio são dessorvidos a várias vezes a velocidade do som.

Os pesquisadores usaram uma técnica desenvolvida no PNNL chamada deposição balística reativa para fazer crescer um filme nanoestruturado de CaO. Usando pulsos de laser para excitar o filme, os pesquisadores aplicaram técnicas de tempo de vôo para medir a energia cinética e o rendimento dos átomos de oxigênio dessorvidos. Ao selecionar o comprimento de onda do laser, eles foram capazes de produzir átomos altamente energéticos da superfície do filme. A excitação eletrônica, conhecido como exciton, é inicialmente formado na massa do material. Excitons são móveis e podem transferir energia eletrônica para a superfície do filme. Uma vez na superfície, parte da energia do exciton é canalizada para a dessorção de átomos neutros de oxigênio em alta velocidade.

Esta pesquisa mostra que é possível manipular estruturas moleculares específicas em uma superfície de material, ajustando o comprimento de onda do laser. Essa descoberta pode ser útil para manipular estruturas de superfície em nível atômico. Modificar filmes finos em uma escala muito fina pode permitir aos cientistas um melhor controle sobre as estruturas de filmes finos.

Os pesquisadores continuam a trabalhar no desenvolvimento e na exploração de outros mecanismos para processos de dessorção térmica de materiais óxidos.