Hình 1- Ảnh 3-D tạo bởi kính hiển vi điện tử truyền qua tại phòng thí nghiệm quốc gia Risø về phát triển năng lượng bền vững. Sự sắp xếp tinh thể của các màng nano kim loại Al với độ dày 150nm. Các tinh thể có cấu trúc mạng xác định nhưng chúng định hướng khác nhau như thấy trong ảnh 3-D. Màu sắc biểu thị định hướng của tinh thể, mỗi tinh thể cùng loại sẽ có màu giống nhau. Kích thước của chúng từ vài đến hàng trăm nm với dạng hình cầu hoặc tấm dài được nhìn rõ đến độ phân giải cỡ 1 nm.
Chúng ta biết rằng, hầu hết các vật rắn được cấu thành bởi hàng triệu tinh thể nhỏ, xếp chặt với nhau. Sự định hướng, hình dạng, kích thước và sự sắp xếp của các tinh thể này là rất quan trọng để xác định nhiều tính chất của vật liệu. Theo phương pháp truyền thống, chúng ta chỉ có thể có được các thông tin hai chiều (2-D) bằng cách quan sát cấu trúc tinh thể trên 1 bề mặt cắt ngang của vật liệu. Những năm gần đây, các phương pháp sử dụng x-ray cũng đã được phát triển để phân tích cấu trúc bên trong của vật liệu sau đó đưa ra các thông tin dạng 3-D. Tuy nhiên các phương pháp này bị giới hạn về độ phân giải, cỡ khoảng 100 nm (1 nano mét nhỏ hơn 100 000 lần so với độ dày sợi tóc của chúng ta).
Ngược lại, phương pháp mới này cho phép xác định cấu trúc 3-D của vật liệu với độ phân giải xuống đến kích thước nano mét, và có thể được tiến hành trên một máy hiển vi điện tử truyền qua ở nhiều phòng thí nghiệm trên thế giới. Độ dày của các mẫu phân tích yêu cầu phải nhỏ hơn vài trăm nm. Tuy nhiên, hạn chế này lại trở nên đơn giản khi nghiên cứu cấu trúc tinh thể bên trong của vật liệu nano, vì kích thước trung bình nhỏ hơn 100 nm đã được nghiên cứu chế tạo thành công ở nhiều phòng thí nghiệm trên thế giới trong nỗ lực tìm ra các tính chất mới và ưu việt hơn so với vật liệu truyền thống. Như đã biết, các vật liệu nano có các tính chất dị thường, như là độ bền cao hay tính chống mài mòn tuyệt vời và do đó phạm vi ứng dụng của chúng cũng rộng lớn từ các vi mạch điện tử cho đến các bánh răng dùng trong các động cơ chạy bằng sức gió.
Thu thập các ảnh 3-D về cấu trúc tinh thể bên trong các vật liệu là bước quan trọng để hiểu rõ được nguồn gốc các tính chất đặc biệt của chúng. Một ưu điểm quan trọng của phương pháp 3-D này là cho phép quan sát trực tiếp các thay đổi xảy ra trong vật liệu. Ví dụ như, phép đo có thể được lặp lại trước và sau các bước xử lý nhiệt để có thể thấy rõ sự thay đổi cấu trúc diễn ra trong quá trình xử lý nhiệt. Phương pháp mới này có độ phân giải tốt hơn 100 lẫn so với các phương pháp nghiên cứu không phá hủy 3-D hiện có và nó cũng mở ra những cơ hội mới để phân tích chính xác hơn các thông số bên trong vật liệu nano.
Việt Bắc (biên dịch)
Nguồn: http://www.sciencedaily.com/releases/2011/05/110516080306.htm
Không có nhận xét nào:
Đăng nhận xét