Fizicienii au cea mai detaliată imagine a atomilor

Scientific American a declarat că, cu ajutorul unui dispozitiv care poate mări imaginile foarte mult, fizicienii au realizat cea mai detaliată imagine a atomilor de până acum.  Cercetătorii care au înregistrat recordul pentru cel mai înalt microscop de rezoluție în 2018 au folosit o metodă numită pichografie electronică.

Această metodă presupune emiterea de raze către cristal şi determinarea unghiurilor la care au fost împrăștiați electronii pentru a a se putea elabora forma atomilor ce au produs împrăștierea.

Inainte, oamenii de știință puteau utiliza această metodă doar pentru a imagina obiecte care aveau o grosime de câțiva atomi. Dar noul studiu prezintă o tehnică care poate imagina mostre de 30 – 50 nanometri lățime. Descoperirea ar putea contribui la dezvoltarea unor electronice și baterii mai eficiente, un proces care necesită vizualizarea componentelor la nivel atomic.

Imaginea cu cea mai înaltă rezoluție a atomilor de până acum a fost capturată, doborând un record stabilit în 2018. David Muller de la Universitatea Cornell din Ithaca, New York, și colegii săi au surprins această imagine folosind un cristal ortoscandat de praseodim.

Ei au folosit o tehnică numită pichografie, în care au utilizat un microscop electronic pentru a analiza cristalul prin calcularea unghiurilor electronilor împrăștiați, evaluându-se astfel forma atomilor care i-au împrăștiat. Această imagine este dublă față de rezoluția unei imagini mărite a atomilor, realizată în 2018 de Muller și echipa sa.

În 2018 Muller și echipa sa au folosit un material 2D pentru a limita cantitatea de împrăștiere a electronilor care se află într-un material mai gros. Este foarte dificil să constatăm unde s-au împrăștiat electronii. Muller a declarat că descoperirea cheie pe care au avut-o anul acesta a fost găsirea unei modalităţi de a dezlănțui această împrăștiere multiplă, aceasta fiind o problemă veche de 80 de ani.

Tot el a declarat că de 80 de ani nu a existat o soluție generală. Dar acum, cu ajutorul unor algoritmi foarte inteligenți, dezvoltați şi apoi modificați pentru împrăștierea electronilor, au reușit să dezlănțuie această împrăștiere multiplă. Acest lucru a permis echipei să privească mostre mai groase și să obțină o rezoluție mai bună.

Estomparea imaginii curente provine din mișcarea atomilor înșiși. Muller a mai adăugat că se pot descurca puțin mai bine prin răcirea eșantionului, deoarece atunci când acesta este răcit, atomii nu se mai mișcă la fel de mult.

Inainte, pichografia cu electroni fusese utilizată doar pentru a imagina probe extrem de plane: cele cu grosimea unuia până la câțiva atomi.

Noul studiu, publicat în Science, îi permite acum să capteze mai multe straturi de zeci până la sute de atomi groși. Acest lucru face ca tehnica să fie mult mai relevantă pentru oamenii de știință din materiale, care studiază de obicei proprietățile probelor cu grosimea de aproximativ 30 până la 50 nanometri.

Andrew Maiden, un inginer la Universitatea Sheffield din Anglia, care a contribuit la dezvoltarea pchografiei, dar nu a fost implicat în noul studiu “Rezoluția este uluitoare” a declarat că, în realitate, ei pot să vadă acum teancuri de atomi.