Las superficies desempeñan un papel clave en muchas reacciones químicas, incluidas la catálisis y la corrosión. Comprender la estructura atómica superficial de los materiales funcionales es importante tanto para ingenieros como para químicos. Investigadores de la Universidad de Nagoya en Japón utilizaron imágenes de electrones secundarios (SE) de resolución atómica para capturar la estructura atómica de la capa superior del material y comprender mejor sus diferencias con respecto a sus capas inferiores. Los investigadores publicaron sus hallazgos en la revista. Microscopía
Algunos materiales exhiben una “reconstrucción de la superficie”, donde los átomos de la superficie se organizan de manera diferente a los átomos del interior. Observar esto, especialmente a nivel atómico, requiere técnicas sensibles a la superficie.
Tradicionalmente, la microscopía electrónica de barrido (SEM) ha sido una herramienta eficaz para sondear estructuras a nanoescala. SEM funciona escaneando una muestra con un haz de electrones enfocado y capturando los SE emitidos desde la superficie. Los SE generalmente se emiten desde profundidades poco profundas debajo de la superficie, lo que dificulta la observación de fenómenos como la reconstrucción de la superficie, especialmente si solo hay una capa nuclear involucrada.
Un equipo de investigación de la Universidad de Nagoya abordó este problema con el sistema más simple posible: disulfuro de molibdeno (MoS) de doble capa.2) muestra, para medir cuánta información las imágenes SE pueden extraer de las capas superficiales y subterráneas. Al apilar dos capas de MoS₂, utilizaron la técnica para distinguir la capa superficial de la otra capa.
Los investigadores descubrieron que las imágenes SE con resolución atómica son eficaces para identificar disposiciones atómicas superficiales con una sensibilidad superficial extremadamente alta. Sus resultados mostraron que la intensidad de las imágenes SE de la capa superficial era aproximadamente tres veces mayor que la de la segunda capa, lo que proporciona una fuerte evidencia de la sensibilidad del método.
Las imágenes SE de resolución atómica de una muestra de MoS₂ de una sola capa revelaron una notable estructura similar a un panal compuesta de átomos de molibdeno y azufre. Además de su atractivo visual, las imágenes SE revelaron patrones superpuestos, lo que indica distintas disposiciones atómicas en la superficie y en otras capas.
“En particular, la producción de SE de la capa superficial es aproximadamente tres veces mayor que la de la segunda capa”, explicó el autor principal Koh Saitoh, investigador del Instituto de Sostenibilidad de Materiales y Sistemas (IMASS) de la Universidad de Nagoya. “Este resultado sugiere que la capa superficial absorbe o dispersa los SE de la otra capa. Esto contribuye a la sensibilidad profunda del método de absorción”.
El objetivo del grupo es utilizar imágenes SE de resolución atómica para revelar la estructura de la superficie a nivel atómico, incluidas reconstrucciones de superficies y otras estructuras únicas que se forman en las superficies. Para controlar el crecimiento, la fabricación y las propiedades electrónicas y mecánicas de los nanomateriales, es importante comprender estos procesos.
