Nuova scoperta: svelata la superficie dell'ossido di alluminio da scienziati di TU Wien e Vienna

RomeScienziati dell'Università Tecnica di Vienna e dell'Università di Vienna hanno svelato la struttura della superficie dell'ossido di alluminio, una questione che ha a lungo confuso i ricercatori. L'ossido di alluminio (Al2O3) è un eccellente isolante, fondamentale in campi come i componenti elettronici e i supporti catalitici. Comprendere la sua struttura superficiale è cruciale poiché influenza le sue reazioni e interazioni chimiche.

Ricercatori hanno cercato di capire la disposizione degli atomi sulla superficie dell'ossido di alluminio. Mentre gli atomi all'interno del cristallo rimangono in un modello fisso, quelli sulla superficie sono disposti diversamente. Determinare questa disposizione è stato difficile perché l'ossido di alluminio è un forte isolante. Per studiare la superficie, gli scienziati hanno utilizzato la microscopia a forza atomica senza contatto (ncAFM). Questo metodo prevede:

• Una punta affilata montata su un diapason di quarzo
• Scandaglia la superficie a distanza ravvicinata
• La frequenza cambia quando la punta interagisce con gli atomi della superficie

Gli scienziati hanno trovato un metodo per osservare la posizione degli atomi aggiungendo un singolo atomo di ossigeno al loro strumento. Questo ha permesso di distinguere tra atomi di ossigeno e di alluminio rilevando le forze di repulsione e attrazione.

La scoperta è significativa poiché dimostra che la superficie del materiale si auto-modifica. Gli atomi di alluminio migrano verso l'interno del materiale per legarsi con gli atomi di ossigeno sotto la superficie. Questo processo riduce l'energia complessiva e rende la struttura più stabile senza alterare il rapporto tra alluminio e ossigeno. Questa nuova comprensione potrebbe portare a progressi in diversi settori.

Gli algoritmi avanzati di apprendimento automatico e i metodi tradizionali hanno migliorato un modello tridimensionale di questa superficie complessa. Analizzando migliaia di possibili disposizioni degli atomi nel sottosuolo, i modelli computazionali hanno valutato numerosi scenari per trovare una struttura stabile. La combinazione di tecniche sperimentali e modellazione computazionale si è rivelata fondamentale.

Le scoperte vanno oltre il solo ossido di alluminio. Le tecniche e i principi individuati possono essere applicati ad altri isolanti e materiali. Questo potrebbe rivoluzionare settori come la catalisi e la scienza dei materiali. Una migliore comprensione delle strutture superficiali può portare a catalizzatori più efficienti e a isolanti ceramici migliorati per tecnologie avanzate.

Questa scoperta non solo risolve un vecchio problema scientifico, ma apre anche la strada a ulteriori ricerche e nuove tecnologie. Le parti protette dell'esperimento garantiscono che questo nuovo metodo rimanga sicuro per studi futuri. I ricercatori di tutto il mondo possono utilizzare questi risultati per esplorare nuovi materiali e metodi industriali, che potrebbero portare a importanti innovazioni tecnologiche.