Elektronenmicroscopie laat zien hoe de glijdende vervorming van korrelgrenzen atoom voor atoom wordt bereikt in een polykristallijn metaal van platina. De afbeelding toont de atomaire structuur van een korrelgrens tussen twee aangrenzende korrels waar platina-atomen respectievelijk geel en roze zijn gekleurd. De oriëntatie van de geordende atomaire rangschikking in de aangrenzende korrels verandert abrupt over de atomair scherpe korrelgrens. Krediet: Yin Zhang
Een team van onderzoekers verbonden aan meerdere instellingen in China en de VS heeft ontdekt dat het mogelijk is om het verschuiven van korrelgrenzen in sommige metalen op atomaire schaal te volgen met behulp van een elektronenmicroscoop en een automatische atoomtracker. In hun artikel gepubliceerd in het tijdschrift Wetenschapbeschrijft de groep hun studie van platina met behulp van hun nieuwe techniek en de ontdekking die ze daarbij hebben gedaan.
Wetenschappers bestuderen al jaren de eigenschappen van metalen. Meer leren over hoe kristalkorrels in bepaalde metalen met elkaar omgaan, heeft geleid tot de ontwikkeling van nieuwe soorten metalen en toepassingen voor het gebruik ervan. In hun recente poging hebben de onderzoekers een nieuwe benadering gekozen om het glijden tussen korrels te bestuderen en hebben daardoor iets nieuws geleerd.
Wanneer kristallijne metalen worden vervormd, bewegen de korrels waaruit ze zijn gemaakt tegen elkaar, en de manier waarop ze bewegen bepaalt veel van hun eigenschappen, zoals kneedbaarheid. Om meer te weten te komen over wat er gebeurt tussen korrels in dergelijke metalen tijdens vervorming, gebruikten de onderzoekers twee soorten technologieën: transmissie-elektronenmicroscopie en geautomatiseerde atoom-tracking.
Transmissie-elektronenmicroscopie omvat het afvuren van elektronen op een doelwit en het analyseren van de vormen die worden gevormd terwijl ze passeren. En automatische atoomtrackers zijn softwareroutines die zijn ontworpen om meerdere afbeeldingen te bestuderen en de beweging van objecten zoals atomen te volgen. Door deze technologieën te combineren, waren de onderzoekers in staat om meerdere afbeeldingen van platinakorrels te maken en de actie van de atomen aan hun randen te volgen terwijl de korrels tijdens vervorming met elkaar in wisselwerking stonden. Ze konden het glijden tussen de korrels bekijken, maar ze ontdekten ook iets nieuws: soms sprongen tijdens het glijden een of meer atomen van de ene korrel naar de andere, en terwijl ze dat deden, veranderden de grenzen tussen hen in rekening houden met de verandering in locatie van de atomen die waren verplaatst.
De onderzoekers suggereren dat hun techniek, naast het onthullen van een voorheen onbekende manier van graankoppeling, het begrip van processen op atomaire schaal in bepaalde polykristallijne materialen vergroot.
Lihua Wang et al, Het verschuiven van korrelgrenzen op atomaire schaal volgen, Wetenschap (2022). DOI: 10.1126/science.abm2612
Wetenschap
