Uma equipe conjunta de pesquisa do Instituto de Pesquisa de Metais (IMR) da Academia Chinesa de Ciências e do Laboratório de Materiais do Lago Songshan alcançou o controle preciso e a observação em tempo real de transformações estruturais em escala atômica, um desafio científico fundamental na fabricação em escala atômica.

O estudo foi publicado na revista Advanced Materials .

Utilizando microscopia eletrônica de transmissão, os pesquisadores capturaram os movimentos dinâmicos dos átomos de tântalo em cristais de KTaO e induziram com sucesso uma transformação estrutural precisa em bronze de tungstênio, identificando os principais parâmetros de controle no processo.

Os pesquisadores "removiam" seletivamente átomos de potássio e oxigênio do KTaO por meio de dose e deslocamento controlados de elétrons, gerando vacâncias que, subsequentemente, impulsionaram a migração de átomos de tântalo, mais pesados. Esse movimento atômico coordenado transformou o material de uma estrutura perovskita em uma fase estável de bronze de tungstênio tetragonal em condições ambientais.

O trabalho estabelece uma importante base científica tanto para a "fabricação de precisão" quanto para a "observação clara" em escala atômica. Ele revela os mecanismos atômicos do movimento atômico induzido por feixe de elétrons e da transformação estrutural, ao mesmo tempo que abre caminho para uma via técnica de "escultura" atômica baseada em feixe de elétrons.

Combinando imagens de contraste de fase de baixa dose e cálculos da teoria do funcional da densidade, os pesquisadores elucidaram claramente os caminhos de migração atômica e os mecanismos subjacentes que os impulsionam.

Este trabalho oferece importante suporte teórico e técnico para a fabricação em nível atômico de futuros dispositivos eletrônicos de óxidos funcionais.