Нанокристаллы и нанонити различных типов — важный базовый структурный элемент в целом ряде отраслей, включая электронику и фотонику, без которых немыслимо создание новых и действительно прорывных электронных и электронно-оптических устройств. Тем не менее, точного понимания, как именно растут или деградируют кристаллы на наноразмерном уровне нет: это слишком сложные для изучения процессы, и до самых недавних пор наблюдать за ними в реальном времени было непросто.
Авторы новой работы использовали электронную микроскопию высокого разрешения для наблюдения поведения нанкристаллов CuO при изменении давления в атмосфере чистого кислорода. При достаточно высоком давлении медная основа образовывала кристаллы оксида меди. При уменьшении давления в герметичной камере рост останавливался, а при дополнительном снижении давления — обращался вспять.
С помощью микроскопа удалось зафиксировать, что исчезновение слоя нанокристалла начинается с раскалывания этого слоя на отдельные фрагменты. Причем, в конечном счете, исчезает после этого именно слой, а не отдельные его компоненты. Это позволяет «снять» лишний слой целиком, не затрагивая структурной целостности нижележащих пластов кристалла.
Данное наблюдение полезно не только по отношению к оксиду меди, но и для наноразмерных кристаллов в целом. Выращивание моно- и поликристаллов кремния, оксидов металлов и других важных для электроники соединений ранее шло, по сути, «по наитию», без вполне точного понимания того, как этот процесс происходит на атомарном уровне. С новыми данными их можно будет дополнительно оптимизировать.
Соответствующая статья опубликована в Scientific Reports.
Ранее ученые из нескольких российских институтов разработали способ сборки нанокристаллов из наночастиц, достоинство которого в том, что для конструирования кристаллов используются только проверенные временем биосовместимые материалы.
Евгения Щербина
