Ang puwersa nga nagduso sa mga atomo gikan sa init nga bahin ngadto sa bugnaw nga bahin sa usa ka materyal gipakita pinaagi sa padayon nga pagguyod sa microscale patterns sa ibabaw. Kung adunay usa ka hinungdanon nga kalainan sa temperatura sa usa ka microcircuit sa usa ka aparato sama sa usa ka mobile phone, ang mga atomo mahimong molalin ug sa katapusan mosangpot sa dili maayo nga mga koneksyon sa kuryente. Sa pagkakaron, kini nga microscale tracking, nga gitawag nga thermomigration, nagpakita sa usa ka diffusion-induced force isip nagmaneho nga hinungdan sa kalihukan. Ang mga siyentista nagtan-aw sa mabaw nga mga lubog, o “mga planggana,” nga naporma sa nawong sa kuwadrado nga silicon nga wafer nga gipainit sa usa ka kilid ug gipabugnaw sa pikas. Ilang gitan-aw ang paglihok sa mga atomo ingong resulta sa kalainan sa temperatura samtang sila mibalhin sa mga planggana.
Ang ubang mga tigdukiduki mahimong makahimo og bag-ong mga estratehiya aron makontrol ang pagtubo sa nanostructure sa tabang sa gikuha nga pwersa ug kinatibuk-ang kinaiya sa proseso.
Ang gradient (pagkalainlain sa temperatura) tali sa duha ka lokasyon makaapekto kung unsa kadali ang pagbalhin sa thermomigration gikan sa usa ka lugar ngadto sa lain. Sumala sa Leroy sa Aix-Marseille University, ang mga inhenyero naggugol ug daghang oras sa pagdesinyo aron malikayan ang mga thermal gradient. Apan si Leroy nangatarungan nga ang sukaranang mga ideya nga nagpaluyo niini nga kalihukan dili mas masabtan. "Gisugyot namon ang usa ka pamaagi aron ma-ihap ang paglalin aron adunay tukma nga kantidad sa kusog nga nagmaneho sa kalihukan."
Aron irekord ang atomic motion, si Leroy ug ang iyang mga kauban nagsugod sa usa ka silicon nga wafer nga 9 mm ang gilapdon ug adunay usa ka patag, parehas nga nawong.
Ang usa ka kalainan sa temperatura nga gibana-bana nga 100 ° C nahimo pinaagi sa pagbutang sa usa ka tinubdan sa kainit sa usa ka kilid ug usa ka heat sink sa pikas. Gitagna sa team nga ang mga atomo sa silicon mobalhin gikan sa mas init ngadto sa mas bugnaw nga mga bahin sa nawong ubos niini nga gradient. Bisan pa, lisud nga makita gyud kini nga kalihukan. Tungod kay kusog kaayo ang paglihok sa mga atomo, gipasabot ni Leroy, "Dili nato masukod ang atomic motion direkta."
Hinuon, gisusi sa mga siyentista ang wafer surface depression sa usa ka atomo nga giladmon gamit ang electron microscope. Gigamit sa mga siyentista ang sunodsunod nga mga litrato aron mahibal-an ang paglalin niini nga mga istruktura, pipila ka micrometer ang gilapdon, padulong sa init nga ngilit sa ostiya sa gikusgon nga mga 0,2 nanometer kada segundo (nm/s).
Ang paglihok sa basin gipatin-aw sa mga tigdukiduki nga tungod sa pagsabwag sa atomo sa silicon. Sama sa usa ka 2-dimensional nga gas, ang mga atomo mibulag gikan sa init nga bungbong sa planggana ug nagsugod sa paglihok nga chaotically palibot sa ilawom sa planggana. Sa diha nga ang usa niining nagkatibulaag nga mga atomo makaabot sa mas bugnaw nga bungbong sa planggana, kini mahimong maghiusa pag-usab. Ang mga dingding sa planggana molihok sa direksyon sa gigikanan sa kainit ingon usa ka sangputanan sa kinatibuk-ang proseso.
Gigamit kini nga modelo sa pagsabwag, gikalkulo sa mga siyentista ang usa ka puwersa sa thermomigration nga gibana-bana nga 108 eV/nm, nga minilyon ka beses nga mas gamay kaysa sa mga pwersa nga hinungdan sa pagkadugtong sa kemikal. Gisugyot ni Leroy nga tungod sa mas taas nga mga gradient sa temperatura nga anaa sa microcircuits, ang pwersa sa thermomigration kinahanglan nga mas lig-on dinhi. Bisan pa, kinahanglan ang dugang nga panukiduki nga adunay lainlaing mga lahi sa mga materyales aron mahibal-an kung unsa ka kusog ang puwersa. Kini nga mga eksperimento mahimong magpadayag kung ang mekanismo sa pagsabwag nga giila sa team usa ka bahin sa thermomigration sa kinatibuk-an.
Nasurpresa ang Japanese Surface Scientist nga si Hibino nga ang paglihok sa mga basin makita kaayo sa datos, tungod kay ang atomic motion medyo komplikado ug ang kalainan sa temperatura tali sa mga basin gamay ra (mga 0,04 °C). Matod ni Hibino, ang maayong pagkadisenyo nga mga eksperimento mao ang nagtugot sa mga tagsulat nga malampuson nga makuha ang epekto sa thermomigration gikan sa mahagiton nga mga proseso.
Ang trabaho nagpakita ug “matahom nga teknikal nga kahanas” ug “ang eksperimento nga mga sukod makapahingangha,” sumala sa French condensed matter theorist nga si Olivier Pierre-Louis. Bisan pa, siya naghunahuna nga dugang nga panukiduki ang gikinahanglan aron mapauswag ang teoretikal nga modelo. Sumala kaniya, ang usa ka mas maayo nga pagsabot sa thermomigration mahimong moresulta sa bug-os nga bag-ong mga pamaagi alang sa paghimo sa nanostructures nga naggamit sa init gradients sa paglihok sa mga atomo sa ibabaw sa usa ka nawong. "Salamat sa ilang papel, kami karon adunay mga numero aron isulti kanamo kung unsa ang posible ug kung unsa ang dili," ingon ni Pierre-Louis.
tinubdan: https://physics.aps.org/
📩 17/09/2023 19:03