Forskere formåede at fange individuelle atomer i rekordhøj opløsning
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.
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.
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.
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.
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!