Сапфиры растут и при высоких температурах

Ученыем из Института исследования металлов им. Макса Планка в Штутгарте и Израильского технологического института в Хайфе удалось выяснить, почему происходят колебания плотности жидкости вблизи границы раздела фаз. Для этого они изучали процесс взаимодействия жидкого алюминия и его кристаллического оксида (сапфира).

Чтобы создавать более мощные полупроводниковые схемы, необходимо четко понимать механизм всех происходящих процессов на атомном уровне, особенно взаимодействия между твердыми и жидкими материалами. Интерес ученых к твердо-жидкостным взаимодействиям появился после того, как с помощью рентгеновских исследований и компьютерного моделирования, были обнаружены сильные колебания плотности жидкой фазы в близи границы раздела фаз.

Сапфир не только красивый камень. Для ученых это очень стабильный оксид алюминия (Al₂O₃, корунд), используемых во многих технологических производствах. Например, он используется в качестве изолятора электронных компонентов в полупроводниковых схемах. Ученые из Института Макса Планка исследовали процесс взаимодействия жидкого алюминия и кристаллического оксида с помощью электронного микроскопа JEM-ARM 1250, самого мощного на сегодняшний день, с разрешением 0,12 нм и при температуре 850 градусов Цельсия (температура плавления алюминия - 660 градусов).

Исследователи обнаружили, что кристаллы способны перенимать атомы из жидкости даже при высоких температурах. Были получены фото- и видеокадры, на которых запечатлен весь процесс поглощения кристаллом атомов алюминия, транспорт атомов кислорода к границе и слоистое наращивание сапфира. Это очень важная информация для таких процессов, как увлажнение соединений при проведении "наносварки".