Useful content

Forskere formåede at fange individuelle atomer i rekordhøj opløsning

click fraud protection

Et internationalt team af ingeniører har formået at forbedre ptychography-metoden markant, og dette gjorde det muligt at komme meget tæt på de fysiske begrænsninger i dens opløsning. På billedet opnået på denne måde viste de enkelte atomer sig at være ret detaljerede. Og de tilstedeværende forvrængninger forklares ved tilstedeværelsen af ​​termiske vibrationer.

Individuelle atomer i PrScO3-krystalgitteret, som har en perovskitestruktur / © Cornell University
Individuelle atomer i PrScO3-krystalgitteret, som har en perovskitestruktur / © Cornell University
Individuelle atomer i PrScO3-krystalgitteret, som har en perovskitestruktur / © Cornell University

Ny forskningsmetode og dens resultater

En international gruppe forskere, der har nået grænserne for opløsning af moderne målemetoder, arbejdede under ledelse af D. Müller.

Det var denne fremtrædende videnskabsmand, der arbejdede ved Cornell University (USA), der satte den tidligere rekord inden for dette felt for tre år siden.

Hvad er ptychography

Så ptichoraphy giver dig mulighed for at skelne individuelle atomer meget tydeligere sammenlignet med andre eksisterende metoder, herunder atomkraft og scanningstunnelmikroskoper.

instagram viewer

Det mest bemærkelsesværdige er, at det er ptychografimetoden, der gør det muligt ikke kun at undersøge overfladen af ​​det objekt, der undersøges, men bogstaveligt talt "se ind i" det studerede materiales struktur.

I en forenklet form er denne metode beskrevet som følger:

En let defokuseret elektronstrøm eller røntgenstråling ledes til det undersøgte materiale. En speciel modtager placeres bag objektet, der undersøges, hvorpå der dannes et interferometrisk billede af fotoner såvel som elektroner.

Illustration af princippet om flerlags ptichography © DOI: 10.1126 / science.abg2533
Illustration af princippet om flerlags ptichography © DOI: 10.1126 / science.abg2533

Ved at behandle det modtagne signal gendanner computeren den oprindelige placering af atomerne, der er ansvarlige for afbøjningen af ​​elektroner og fotoner.

På trods af at forskere har gjort en enorm mængde arbejde for at forbedre forskningsmetoden, har den ret alvorlige begrænsninger.

Tykkelsen på det objekt, der undersøges, bør ikke overstige et par titusinder nanometer. Når alt kommer til alt, jo tykkere objektet, der undersøges, jo stærkere er en computer nødvendig for at gendanne billedet.

Derudover vokser forvrængning og støj med en forøgelse af tykkelsen på det undersøgte objekt, hvilket i høj grad reducerer billedets klarhed.

Hvad forskere overvejede

I et videnskabeligt eksperiment har forskere underkastet en detaljeret undersøgelse af en tynd PrScO3-krystal. Så på de rekonstruerede billeder opnået ved hjælp af ovenstående metode var forskere i stand til at observere en klar struktur af perovskit, der består af praseodymium, scandium og iltatomer.

Til sammenligning "fotograferede" Muellers team prøven under undersøgelse på anden måde. For eksempel på billedet - resultatet af at studere en PrScO3-krystal ved hjælp af en transmissionsraster elektronmikroskop (STEM) i forskellige driftstilstande (A, B) og efter konvertering af signaler til computer (C). Skalalinjen er et halvt nanometer / © DOI: 10.1126 / science.abg2533
Til sammenligning "fotograferede" Muellers team prøven under undersøgelse på anden måde. For eksempel på billedet - resultatet af at studere en PrScO3-krystal ved hjælp af en transmissionsraster elektronmikroskop (STEM) i forskellige driftstilstande (A, B) og efter konvertering af signaler til computer (C). Skalalinjen er et halvt nanometer / © DOI: 10.1126 / science.abg2533

Mueller sammenlignede selv ingeniørernes arbejde med køb af nye briller. Når du gik meget længe med utilstrækkeligt stærke linser og derefter et godt øjeblik købte gode briller og til sidst så alt med forbløffende klarhed.

Forskere har delt resultaterne af deres forskning på tidsskriftets sider Videnskabog også på portalen arXiv.

Forskere glæder sig allerede til at teste deres studiemetode på andre materialer (fra halvledere til neuroner). Derudover overvejer forskere også muligheden for yderligere at forbedre klarheden i deres metode.

Kunne du lide materialet? Sæt derefter fingeren op, og abonner på kanalen. Tak for din opmærksomhed!

Gammel bedstefars tricks til håndværktøj: hemmeligheden bag en almindelig økse, hacksav, tang, fil, beskæresaks

Gammel bedstefars tricks til håndværktøj: hemmeligheden bag en almindelig økse, hacksav, tang, fil, beskæresaks

Hver DIYer har et værktøj til reparation eller rengøring af haven ved hånden. Lad os tale om de s...

Læs Mere

Mest traumatiske: 8 værktøjer, du ikke bør bruge uden forberedelse

Mest traumatiske: 8 værktøjer, du ikke bør bruge uden forberedelse

El- og benzinværktøjer adskiller sig ikke kun ved høj ydeevne, men også ved øget skaderisiko. Se ...

Læs Mere

Jeg bad om en smuk blomst fra en nabo, og jeg fortryder dagen, da jeg plantede den på mit sted

Jeg bad om en smuk blomst fra en nabo, og jeg fortryder dagen, da jeg plantede den på mit sted

For flere år siden besøgte jeg en nabo og så små buske med smukke blade, der lignede kløver. De b...

Læs Mere

Instagram story viewer