首次在室温下对小型稀有气体团簇进行直接成像

科学家们首次成功地在室温下稳定并直接成像了惰性气体原子小团簇。这一成就为凝聚态物理的基础研究和量子信息技术的应用开辟了令人兴奋的可能性。维也纳大学的科学家与赫尔辛基大学的同事合作实现这一突破的关键是将惰性气体原子限制在两层石墨烯之间。该方法克服了稀有气体在常温实验条件下不能形成稳定结构的困难。该方法的详细信息和首张稀有气体结构(氪和氙)的电子显微镜图像现已发表在《自然材料》上。

高贵的陷阱

维也纳大学的贾尼·科塔科斯基 (Jani Kotakoski) 的团队正在研究使用离子辐照来改变石墨烯和其他二维材料的性能，这时他们注意到了一些不寻常的现象：当使用惰性气体进行辐照时，它们会被困在两片石墨烯之间。当惰性气体离子足够快地穿过第一层石墨烯层但不能穿过第二层石墨烯层时，就会发生这种情况。一旦被困在层之间，惰性气体就可以自由移动。这是因为它们不形成化学键。然而，为了容纳惰性气体原子，石墨烯弯曲形成微小的口袋。在这里，两个或多个惰性气体原子可以相遇并形成规则的、致密的二维惰性气体纳米团簇。

显微镜的乐趣

“我们使用扫描透射电子显微镜来观察这些星团，它们确实令人着迷，而且观看起来很有趣。当我们对它们进行成像时，它们会旋转、跳跃、生长和收缩”，该研究的主要作者 Manuel Längle 说。“在层之间获取原子是这项工作中最困难的部分。既然我们已经实现了这一点，我们就有了一个简单的系统来研究与材料生长和行为相关的基本过程，”他补充道。Jani Kotakoski 在评论该小组未来的工作时表示：“下一步是研究具有不同稀有气体的团簇的特性以及它们在低温和高温下的表现。由于在光源和激光器中使用了稀有气体，这些新的结构将来可能会实现量子信息技术等应用。”

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