Atomy widziane tak dokładnie jak nigdy dotąd

Nowy rodzaj matrycowego detektora pikseli mikroskopu elektronowego (EMPAD), który opiera się na zaawansowanych algorytmach rekonstrukcji przestrzennej, technice nazwanej ptychografią, skonstruowany na Uniwersytecie Cornella, pozwolił uczonym ujrzeć atomy w rozdzielczości wcześniej nie spotykanej. Jest ona na tyle precyzyjna, że jedyne rozmycie, jakie występuje na obrazie sieci, to termiczne drgania samych atomów.

Ptychografia polega na skanowaniu nakładających się wzorów rozpraszania z próbek materiału i szukaniu zmian w nakładającym się obszarze. Detektor jest nieznacznie rozogniskowany, co powoduje rozmycie wiązki, co pozwala na przechwycenie jak najszerszego zakresu danych. Następnie dane te są rekonstruowane za pomocą złożonych algorytmów, dając w efekcie ultra-precyzyjny obraz o pikometrowej dokładności. „Dzięki tym nowym algorytmom jesteśmy teraz w stanie skorygować wszystkie rozmycia naszego mikroskopu do tego stopnia, że największym czynnikiem rozmycia, jaki nam pozostał, jest fakt, że atomy same drgają, ponieważ to właśnie dzieje się z atomami w określonej temperaturze,” wyjaśnia szef zespołu, prof. David Muller w publikacji, która ukazała się w „Science”.

Ta forma ptychografii elektronowej pozwoli naukowcom na lokalizowanie pojedynczych atomów w trzech wymiarach, które mogą być niewidoczne przy użyciu innych metod obrazowania. Naukowcy będą również w stanie znaleźć atomy zanieczyszczeń w nietypowych konfiguracjach i obrazować je, ich wibracje, jeden po drugim. Może to być szczególnie pomocne w obrazowaniu półprzewodników, katalizatorów i materiałów kwantowych. Ta metoda może być również zastosowana do obrazowania struktur biologicznych, komórek lub tkanek.

Źródło: phys.org