Os resultados , relatados na revista Physical Review Letters , podem ser usados ​​para projetar novos tipos de materiais e dispositivos de tecnologia qua¢ntica. Os pesquisadores, da Universidade de Cambridge, capturaram o movimento dos a¡tomos em velocidades oito ordens de magnitude mais rápidas do que os microsca³pios convencionais.

Os materiais bidimensionais, como o grafeno, tem o potencial de melhorar o desempenho de dispositivos existentes e novos, devido a s suas propriedades exclusivas, como excelente condutividade e resistência. Os materiais bidimensionais tem uma ampla gama de aplicações potenciais, de bio-sensoriamento e distribuição de drogas a informações qua¢nticas e computação qua¢ntica. No entanto, para que os materiais bidimensionais atinjam seu potencial total, suas propriedades precisam ser ajustadas por meio de um processo de crescimento controlado.

Esses materiais normalmente se formam a  medida que os a¡tomos 'saltam' sobre um substrato de suporte atéque se liguem a um aglomerado em crescimento. Ser capaz de monitorar esse processo da¡ aos cientistas um controle muito maior sobre os materiais acabados. No entanto, para a maioria dos materiais, esse processo acontece tão rapidamente e em temperaturas tão altas que são pode ser seguido por meio de instanta¢neos de umasuperfÍcie congelada, capturando um aºnico momento em vez de todo o processo.

Agora, pesquisadores da Universidade de Cambridge acompanharam todo o processo em tempo real, em temperaturas compara¡veis ​​a s utilizadas na indaºstria.

Os pesquisadores usaram uma técnica conhecida como 'hanãlio spin-eco', que foi desenvolvida em Cambridge nos últimos 15 anos. A técnica tem semelhanças com a imagem por ressonância magnanãtica (MRI), mas usa um feixe de a¡tomos de hanãlio para 'iluminar' asuperfÍcie do alvo, semelhante a s fontes de luz dos microsca³pios do dia-a-dia.

“Usando esta técnica, podemos fazer experimentos semelhantes aos da ressonância magnanãtica em tempo real, a  medida que os a¡tomos se espalham”, disse o Dr. Nadav Avidor, do Laborata³rio Cavendish de Cambridge, autor saªnior do artigo. “Se vocêpensar em uma fonte de luz que brilha fa³tons em uma amostra, conforme esses fa³tons voltam para o seu olho, vocêpode ver o que acontece na amostra.”

Em vez de fa³tons, no entanto, Avidor e seus colegas usam a¡tomos de hanãlio para observar o que acontece nasuperfÍcie da amostra. A interação do hanãlio com a¡tomos nasuperfÍcie permite inferir o movimento das espanãcies dasuperfÍcie.

Usando uma amostra de teste de a¡tomos de oxigaªnio movendo-se nasuperfÍcie do metal rutaªnio, os pesquisadores registraram a quebra esponta¢nea e a formação de aglomerados de oxigaªnio, com apenas alguns a¡tomos de tamanho, e os a¡tomos que rapidamente se difundem entre os aglomerados.

“Essa técnica não énova, mas nunca foi usada dessa forma, para medir o crescimento de um material bidimensional”, disse Avidor. “Se vocêolhar para trás na história da espectroscopia, as sondas baseadas em luz revolucionaram a forma como vemos o mundo, e a próxima etapa - sondas baseadas em elanãtrons - nos permitiu ver ainda mais.

“Agora estamos dando um passo além disso, para sondas baseadas em a¡tomos, o que nos permite observar fena´menos em mais escala atômica. Além de sua utilidade no projeto e fabricação de materiais e dispositivos futuros, estou animado para descobrir o que mais poderemos ver. ”

A pesquisa foi conduzida no Cambridge Atom Scattering Center e apoiada pelo Engineering and Physical Sciences Research Council (EPSRC).