Amorfe structuur voor het eerst te modelleren

Amerikaanse onderzoekers hebben een manier gevonden om de atomaire structuur van rode fosfor te modelleren in 3D. De methode zou ook bruikbaar moeten zijn voor andere amorfe materialen zoals silicium, zo melden ze op de website van Nature Materials.

Het Lawrence Livermore-lab, waar eerste auteur Joseph Zaug werkzaam is, spreekt in een persbericht van ‘gereedschap dat het ontwerpproces van zonnepanelen, platte beeldschermen, optische opslagmedia en ontelbare andere apparaten kan revolutionariseren.”

Dat amorfe materialen geen kristallen vormen, wil niet zeggen dat er helemaal geen structuur in zit. Op de middellange afstand (‘medium range order’ oftewel MRO, denk aan 0,5 tot 2 nanometer) vormen zich soms wel degelijk netwerkjes. Zee zijn verantwoordelijk voor het feit dat veel van zulke stoffen halfgeleiders zijn.

Naast die netwerkjes ontstaan gaten in de structuur, en die zijn weer verantwoordelijk voor heel specifieke, scherpe pieke in het röntgendiffractiespectrum van zo’n stof.

Dat zo’n piek een indicatie is voor de aanwezigheid van MRO-structuren, is al 80 jaar bekend. Alleen wist niemand het verband te kwantificeren.

Dankzij zeer harde röntgenstraling uit de Advanced Light Source van het Lawrence Berkeley-lab, gecombineerd met de nieuwste micro-Ramantechnieken, zijn ze er in Californië nu in geslaagd om voor rode fosfor wél een model op te stellen dat klopt met de diffractiemetingen. Het geeft onder meer het verband aan tussen de heersende druk en de plek van de piek.

Aan het fosformodel heb je concreet overigens niet zo veel. Maar als het lukt om ook een model van silicium te maken, kun je veel gerichter aan het ontwerp van elektronicabouwstenen gaan werken.

bron: Lawrence Livermore National Laboratory