Просвечивающие электронные микроскопы уже давно используются учеными для исследований структур вирусов, изучения частей живых клеток, таких, как рибосомы и митохондрии, и многого другого. При помощи наилучших из существующих электронных микроскопов можно увидеть даже отдельные атомы. Но ученые из Корнуэльского университета недавно открыли новый потенциал этих устройств, что открыло «окно» в квантовый мир с самой высокой на сегодняшний день детализацией и разрешающей способностью.
Ученые из Лоуренс Беркли Национальная лаборатория используют микроскоп для кропотливой карты каждого отдельного атома в наночастице. Здесь они обследовали крошечный кластер железной платины под микроскопом и практически разобрали его.
© COLIN OPHUS
«Проведенная нами работа внезапно дала кардинальное улучшение качества работы микроскопа» — рассказывает Дэвид Мюллер (David Muller), ученый-физик из Корнуэльского университета, — «Это походит на ощущения пилота, всю жизнь управлявшего самолетом-бипланом, которого посадили за штурвал современного авиалайнера».
Ключевым моментом улучшения качества работы нового электронного микроскопа стали новые специальные линзы, которые позволили лучше сфокусировать электронный луч. Более того, ученым удалось изготовить новую сверхчувствительную камеру, способную регистрировать даже отдельные электроны. Первым снимком, сделанным новым микроскопом, стал снимок структуры дисульфида молибдена, материала, слой которого имеет толщину в два атома. Разрешающая способность этого снимка рана 0.4 ангстрема, что соответствует половине длины химической ковалентной связи.
Глядя на полученный снимок, ученые смогли увидеть и различить не только отдельные атомы молибдена и серы, они увидели дефекты, где в кристаллической решетке материала отсутствовали атомы серы и кристаллическая решетка материала обретала несколько иную форму.
Каждая точка в этом изображении представляет собой один атом молибдена или серы© COLIN OPHUS
Но высокая разрешающая способность является не единственным «коньком» нового микроскопа. Другая группа ученых специально для этого микроскопа разработала новый метод проведения съемки. За счет некоторых особенностей этого метода ученые могут получать снимки материалов, которые в обычных условиях абсолютно прозрачны для электронного луча. К таким материалам относится и литий, поэтому новый микроскоп может использоваться в работах, направленных на улучшение качества и характеристик литий-ионных аккумуляторных батарей.
Кроме всего вышеперечисленного измерение характеристики электронов, называемой фазой, может использоваться для составления карт электрических и магнитных полей внутри образцов просвечиваемых материалов. Но конечной целью создания нового микроскопа является разработка технологий изготовления совершенно новых материалов, которые будут выращиваться атом за атомом как из кирпичиков конструктора Лего.
Источник: dailytechinfo.org
