非結晶材料とも呼ばれるアモルファス材料は、通常の繰り返し原子構造がないことを特徴としています。これにより、原子配置が高く順序付けられた金属や塩などの結晶材料とは非常に異なります。アモルファス材料は私たちの周りにありますが、窓のガラスからプラスチックのポリマーまで、原子がどのように詰め込まれているのか完全にはわかりません。
研究者は、スキャン透過型電子顕微鏡（STEM）断層撮影と呼ばれる新しく開発された3Dイメージング技術を使用して、アモルファス材料の個々の原子の写真を撮りました。この手法では、高エネルギー電子のビームが材料の薄膜に焦点を合わせ、結果として得られる散乱電子を使用して、原子配置の3D画像を再構築します。
「これらのタイプの材料の課題は、それらの結晶構造をよく知らないことが多いため、材料内の原子の3D分布を決定できる方法が必要だということです」と、この研究の主著者であるハンビン・チャン教授は説明します。 「STEM断層撮影により、まさにそれを行うことができます。」
この手法を使用して、研究者は、研究したアモルファス材料の2つの異なるタイプの原子配置を特定することができました。 1つのタイプの配置は、原子の密なクラスターによって特徴付けられましたが、もう1つのタイプはよりオープンで拡散していました。研究者は、これらの2種類のアレンジメントが、その高強度や柔軟性など、素材のユニークな特性の原因であると考えています。
研究者は、彼らの仕事は、さまざまなアモルファス材料の構造を理解するために、広範囲にわたる意味を持つ可能性があると言います。これにより、ガラス、金属合金、ポリマーなど、さまざまな用途向けの特性が改善された新しい材料の開発につながる可能性があります。
