单原子力测量：通过电子束诱导单原子动力学绘制势能面
材料科学
2018-04-12 v1
摘要
在过去十年中，扫描透射电子显微镜（STEM）的原子级聚焦束被证明可诱导材料结构的广泛转变，为探测原子尺度反应与逐原子物质组装开辟途径。然而，由于电子穿过固体的能量与时间尺度同原子和分子运动之间存在极端失配，束流诱导转变的机理在很大程度上仍未知。在此，我们展示石墨烯晶格中的单个掺杂硅原子可用作原子级力传感器，提供在化学相关时间尺度上束流施加的随机力的信息。利用分子动力学模拟的随机重构，我们恢复该原子的势能面，并借此在热（即白噪声）近似下确定束流诱导效应。我们进一步证明，束流激发下运动的原子可用于绘制台阶边缘处的势能，从而提供固体中原子尺度势的信息。这些研究为束流诱导原子动力学的定量研究、固态转变的基本机理以及预测性逐原子制造开辟了道路。
引用
@article{arxiv.1804.03729,
title = {Single atom force measurements: mapping potential energy landscapes via electron beam induced single atom dynamics},
author = {Ondrej Dyck and Feng Bao and Maxim Ziatdinov and Ali Yousefzadi Nobakht and Seungha Shin and Kody Law and Artem Maksov and Bobby G. Sumpter and Richard Archibald and Stephen Jesse and Sergei V. Kalinin},
journal= {arXiv preprint arXiv:1804.03729},
year = {2018}
}