(Phys.org) —Os átomos de silício saltando são as estrelas de um balé em escala atômica apresentado em um novo Nature Communications estudo do Laboratório Nacional Oak Ridge do Departamento de Energia.

A equipe de pesquisa ORNL documentou o comportamento único dos átomos, primeiro prendendo grupos de átomos de silício, conhecidos como clusters, em uma folha de carbono com a espessura de um átomo, chamada grafeno. Os aglomerados de silício, composto de seis átomos, foram fixados no lugar por poros na folha de grafeno, permitindo que a equipe visualize diretamente o material com um microscópio eletrônico de transmissão de varredura.

O movimento de "dança" dos átomos de silício, visto em um vídeo abaixo, foi causado pela energia transferida para o material do feixe de elétrons do microscópio da equipe.

"Não é a primeira vez que as pessoas veem aglomerados de silício, "disse o co-autor Juan Carlos Idrobo." O problema é quando você coloca um feixe de elétrons neles, você insere energia no aglomerado e faz os átomos se moverem. A diferença com esses resultados é que a alteração que observamos foi reversível. Pudemos ver como o aglomerado de silício muda sua estrutura para frente e para trás ao fazer um de seus átomos 'dançar' entre duas posições diferentes. "

Outras técnicas para estudar clusters são indiretas, disse Jaekwang Lee, primeiro autor do estudo ORNL. "Com a instrumentação convencional usada para estudar clusters, ainda não é possível identificar diretamente a estrutura atômica tridimensional do aglomerado, "Lee disse.

A capacidade de analisar a estrutura de pequenos aglomerados é importante para os cientistas porque esse insight pode ser usado para entender precisamente como diferentes configurações atômicas controlam as propriedades de um material. As moléculas podem então ser adaptadas para usos específicos.

"A captura de aglomerados atômicos dentro de nanoporos de grafeno padronizados pode levar a aplicações práticas em áreas como dispositivos eletrônicos e optoeletrônicos, bem como catálise, "Disse Lee." Seria uma nova abordagem para ajustar propriedades eletrônicas e ópticas em materiais. "

A equipe ORNL confirmou seus resultados experimentais com cálculos teóricos, o que ajudou a explicar quanta energia era necessária para o átomo de silício alternar entre as diferentes posições.