TINATOMEN DANSEN OVER KOPERPLAAT EN LATEN BRONSSPOOR ACHTER

Brons is een legering van koper en tin, die ook spontaan kan ontstaan. Normaal gesproken kost het moeite om de veel grotere tinatomen in een koperrooster te krijgen. Aan het oppervlak gaat dat gemakkelijker. Als een tinatoom zich naar binnen dringt kunnen de koperatomen zich eenvoudig herschikken, omdat ze een uitwijkmogelijkheid hebben naar buiten. Natuurkundigen van het Sandia National Laboratory zijn er nu in geslaagd het mechanisme op te helderen waarmee deze oeroude legering aldus gevormd wordt. De oppervlaktelegeringen zijn van groot belang bij de ontwikkeling van nieuwe magnetische materialen voor data-opslag (Science, 24 nov.).

De onderzoekers brachten in een ultrahoog vacuüm een kleine hoeveelheid tin aan op een koperoppervlak. Al snel vormden zich kleine eilandjes bestaande uit zo'n honderdduizend tinatomen. Overal waar zo'n tineilandje met het koperoppervlak in contact kwam, vond uitwisseling plaats van atomen en werd brons gevormd. Als er zich voldoende tinatomen in het koper hadden gedrongen, stootten deze het erboven liggende eilandje af, een gevolg van de hoge oppervlaktespanning. Het eilandje wordt zo voortdurend gedwongen nog onbetreden stukjes van het koperoppervlak te vinden en laat daarbij een spoor van brons achter totdat de tinatomen waar het oorspronkelijk uit bestond op zijn. De eilandjes waren met de naald van de Scanning Tunneling Microscoop nauwelijks te volgen, omdat ze als druppeltjes water op een hete kookplaat over het oppervlak voortbewogen. Uit de microscoopbeelden blijkt prachtig dat de eilandjes angstvallig een eenmaal betreden pad vermijden. Slechts in heel zeldzame gevallen sluit er eentje zichzelf op in een bronzen `omheining' waarna het geen andere keuze heeft dan zijn eigen spoor te kruisen. Een hogere temperatuur van het koperoppervlak bleek de snelheid van de eilandjes op een theoretisch voorspelbare manier te verhogen.