اكتشف باحثو التخنيون جوهر طبقة النانومتر الموجودة بين المواد ذات الطبيعة الصلبة والسائلة

وبذلك، أضافوا طبقة أساسية إلى نظرية جيبس ​​من عام 1878، والتي أوضحت جزئيًا ما يحدث عند الاتصال بين المواد المختلفة؛ وهذا الاكتشاف له عواقب بعيدة المدى لتحسين الاتصال بين المواد المختلفة

اكتشف باحثو التخنيون جوهر طبقة النانومتر الموجودة بين مواد مختلفة ووجدوا أنها ذات طبيعة صلبة وسائلة. ومن خلال القيام بذلك، أضافوا طبقة أساسية إلى نظرية جيبس ​​من عام 1878، والتي أوضحت جزئيًا ما يحدث عند الاتصال بين المواد المختلفة. هذا ما تكشفه مجلة "ساينس" العلمية المرموقة.
"في الثمانينيات، تم اكتشاف وجود طبقة رقيقة جدًا بين البلورات (رقيقة جدًا لدرجة أنه لا يمكن تعريفها بأنها سائلة أو صلبة"، يوضح البروفيسور واين كابلان، عميد كلية هندسة المواد في التخنيون. " ولم يتمكن الباحثون في جميع أنحاء العالم حتى الآن من فهم سبب وجود هذه الطبقة وما إذا كانت "حالة مؤقتة أم أنها في حالة توازن وبالتالي دائمة. وقد عرف الباحثون أنها موجودة عند التقاطع بين البلورات الخزفية، وكذلك أمامها". سطح من الجليد (يشبه الماء)، ولكن لا يزال هناك جدل كبير حول سبب الظاهرة وجوهرها".
أثبتت الدكتورة مور برعام، في أطروحتها للدكتوراه، بتوجيه من البروفيسور كابلان وبالتعاون مع الدكتور دومينيك ستان من معهد الأبحاث الفرنسي CNRS، من خلال سلسلة طويلة من التجارب أن الطبقة موجودة عند التقاطع بين المعادن والمواد الخزفية وربما أيضًا بين المعادن وأشباه الموصلات. يقول البروفيسور كابلان: "تسمح لنا هذه الظاهرة بالتزلج على الجليد، وتؤدي إلى إتلاف الخواص الميكانيكية للمواد الخزفية عند درجات حرارة عالية (تقل قوتها)، ولكنها ربما تساهم في الواقع في استقرار الأجهزة الحديثة في مجال الإلكترونيات الدقيقة".
وأجرى باحثو التخنيون تجارب لم يتم إجراؤها من قبل، باستخدام مجهر "تيتان" المتطور وFIB، وهو عبارة عن "ورشة عمل" على مستوى النانومتر. لقد قاموا بتغليف الياقوت بطبقة رقيقة من الذهب - 0.06 ميكرون (للمقارنة - قطر الشعرة 80-100 ميكرون). هذه الطبقات الرقيقة غير مستقرة. وقام الباحثون بتسخين النماذج حتى وصلت إلى حالة التوازن، أي: تشكلت مليارات من بلورات الذهب الصغيرة على الياقوت نتيجة تفكك الطبقة.

وفي الوقت نفسه، تم وضع على الياقوت خزان من العناصر التي عرف الباحثون عنها مسبقاً أن لها دوراً في الطبقة الموجودة بين المواد المختلفة (في تجربتهم - الزنك والكالسيوم). ولأن النظام وصل إلى التوازن مع انحلاله، انتقل الكالسيوم والحديد إلى السطح بين الذهب والياقوت وبطبيعة الحال تكونت الطبقة الرقيقة، بسمك 0.0012 ميكرون (1.2 نانومتر)، وعرضها 4- فقط. 5 ذرات.
"لقد تمكنا من قياس الطاقة المخزنة بين الذهب والياقوت في وجود الطبقة الرقيقة ونثبت هنا أن وجود هذه الطبقة يقلل من طاقة السطح الوسيط وبالتالي يحسن متانته"، يوضح البروفيسور كابلان.
إن الاكتشاف العلمي الذي قام به باحثو التخنيون له تأثير تكنولوجي، لأن هذا الفهم يجعل من الممكن تحسين متانة الاتصال بين المواد الخزفية والمعادن، وهما نوعان من المواد التي "لا تحب" أن تكون على اتصال مع بعضها البعض. على سبيل المثال - قبة الصاروخ المتصلة بالصاروخ أو موصل معدني بين الشريحة والكمبيوتر وكذلك الطلاء الخزفي الموجود على الشفرة في المحرك النفاث الذي وظيفته حماية الشفرة.

في الصورة: بلورات ذهبية متوازنة على سطح متعدد البلورات من الياقوت (الألومينا). وباستخدام مجهر "تيتان" تم تشخيص طبقة بسمك 1.2 نانومتر وتحديد طاقتها.