Naukowcom udało się uchwycić pojedyncze atomy w rekordowo wysokiej rozdzielczości
Międzynarodowemu zespołowi inżynierów udało się znacznie udoskonalić metodę ptychografii, co pozwoliło bardzo zbliżyć się do fizycznych ograniczeń jej rozdzielczości. Na uzyskanym w ten sposób obrazie poszczególne atomy okazały się dość szczegółowe. A obecne zniekształcenia tłumaczy się obecnością drgań termicznych.
Nowa metoda badawcza i jej wyniki
Międzynarodowa grupa naukowców, która osiągnęła granice rozdzielczości nowoczesnych metod pomiarowych, pracowała pod przewodnictwem D. Müllera.
To właśnie ten wybitny naukowiec pracujący na Cornell University (USA) ustanowił poprzedni rekord w tej dziedzinie trzy lata temu.
Czym jest ptychografia
Tak więc ptichoraphy pozwala znacznie wyraźniej rozróżniać poszczególne atomy w porównaniu z innymi istniejącymi metodami, w tym siłami atomowymi i skaningowymi mikroskopami tunelowymi.
Najbardziej niezwykłe jest to, że to właśnie metoda ptychografii pozwala nie tylko zbadać powierzchnię badanego obiektu, ale dosłownie „zajrzeć do środka” struktury badanego materiału.
W uproszczonej formie metoda ta jest opisana następująco:
Na badany materiał kierowany jest lekko rozogniskowany przepływ elektronów lub promieniowanie rentgenowskie. Za badanym obiektem umieszczony jest specjalny odbiornik, na którym z fotonów i elektronów powstaje obraz interferometryczny.
Przetwarzając odebrany sygnał, komputer przywraca pierwotne położenie atomów odpowiedzialnych za ugięcie elektronów i fotonów.
Pomimo tego, że naukowcy wykonali ogromną pracę, aby udoskonalić metodę badawczą, ma ona dość poważne ograniczenia.
Grubość badanego obiektu nie powinna przekraczać kilkudziesięciu nanometrów. W końcu im grubszy badany obiekt, tym mocniejszy komputer jest potrzebny do przywrócenia obrazu.
Ponadto wraz ze wzrostem grubości badanego obiektu rosną zniekształcenia i szumy, co znacznie zmniejsza klarowność obrazu.
Co rozważyli naukowcy
W eksperymencie naukowym naukowcy szczegółowo zbadali cienki kryształ PrScO3. Tak więc na zrekonstruowanych obrazach uzyskanych powyższą metodą naukowcy byli w stanie zaobserwować wyraźną strukturę perowskitu, na który składają się atomy prazeodymu, skandu i tlenu.
Sam Mueller porównał pracę wykonaną przez inżynierów do zakupu nowych okularów. Kiedy chodziłeś bardzo długo z niewystarczająco mocnymi soczewkami, a potem w jednej wspaniałej chwili kupiłeś dobre okulary i wreszcie zobaczyłeś wszystko z niesamowitą wyrazistością.
Naukowcy udostępnili wyniki swoich badań na łamach czasopisma Naukaa także na portalu arXiv.
Naukowcy już nie mogą się doczekać przetestowania swojej metody badań na innych materiałach (od półprzewodników po neurony). Ponadto naukowcy rozważają również możliwość dalszej poprawy klarowności swojej metody.
Podobał Ci się materiał? Następnie podnieś palec i zasubskrybuj kanał. Dziękuję za uwagę!