Две группы бразильских учёных продемонстрировали самые маленькие в мире серебряные нанотрубки с квадратным сечением. Несмотря на предварительно проведённые расчёты, необычные микроскопические объекты были обнаружены почти случайно.
Физики из Национальной лаборатории синхротронного излучения (Laboratório Nacional de Luz Síncrotron) и бразильского государственного университета в Кампинасе (Universidade Estadual de Campinas — Unicamp) растягивали очень тонкую серебряную проволоку.
У серебра кубическая гранецентрированная решётка. Это означает, что каждая элементарная ячейка этого элемента содержит атомы в вершинах куба и в центре каждой из шести граней. Из этого следует, что серебряные нанопроводки должны быть сплошными (то есть не полыми), а также иметь квадратное сечение. В ходе эксперимента с вытягиванием проводков второе подтвердилось, а первое — нет.
Серебряные палочки растягивали в течение десяти секунд. За это время не успевает произойти разрыв, но атомы меняют своё положение. С помощью просвечивающего электронного микроскопа высокого разрешения (HRTEM) учёные установили, что на третьей секунде палочки стали полыми трубками с размером стороны меньше нанометра. По прошествии десяти секунд атомы выстраивались в линию, и в конце концов связи рвались.
Такое необычное преобразование, по-видимому, объясняется различием преобладающих (энергетических) факторов. Если у объёмных материалов вклад поверхности ничтожен, то у микроскопических объектов, которые по сути являют собой одну сплошную поверхность, поверхностная энергия определяет все процессы.
Однако в данном случае (при приложении внешнего механического воздействия) предсказания, основанные на знаниях о влиянии поверхностной энергии, всё же не сбылись.
«То, что мы увидели, совершенно не соответствовало нашим ожиданиям, несмотря на то что мы работаем в этой области уже более 10 лет», — заявляет профессор Даниэль Угарте (Daniel Ugarte).
«Наше открытие свидетельствует о том, что могут существовать и другие экзотические металлические наноструктуры», — пишет Угарте в статье, опубликованной в журнале Nature Nanotechnology.
Это исследование ещё раз показывает, как важно подтверждать теоретические изыскания экспериментальными данными.
В ближайших планах учёных измерить силы, которые приводят к такой перестройке атомов, и понять происходящие процессы (соотнести экспериментальные и теоретические данные).
Читайте также: Новости России и мира.