Принцип восстановления позиций атомов в кристалле, T. Lühr et al, «Nano Lett.», April 12, 2016
Изображение атомной структуры поверхности конденсированного вещества сегодня можно получить с помощью сканирующей туннельной микроскопии. Однако до последнего времени не существовало надёжного метода прямой визуализации положения атомов внутри молекул и кристаллов, об этом приходилось лишь догадываться по косвенным признакам или исходя из теоретических моделей. Недостаток экспериментальной информации препятствовал учёным надежно отслеживать связь структуры молекул и кристаллов с физическими и химическими свойствами составляющих их атомов.
О создании новой технологии, позволяющей заглянуть внутрь вещества недавно сообщила группа немецких ученых во главе с Тобиасом Луром (Tobias Lühr). Результаты работы опубликованы в журнале «Nano Letters», коротко о ней повествует сайт, посвященный успехам науки и передовых технологий ‒ phys.org/news.
В статье описан голографический метод, в котором информация об интерференции между падающими и рассеянными электронными волнами используется для реконструкции 3D-изображения, демонстрирующего конкретные позиции атомов различной химической природы внутри вещества. «Электронные волны,‒ отмечается в статье, ‒ являются идеальными структурными зондами в атомном масштабе, к тому же электроны имеют высокую вероятность рассеяния даже для легких элементов».
Попытки создания голограмм атомно-молекулярных структур предпринимались и раньше, но получаемые изображения были искажены артефактами и даже лучшие из них охватывали не более десятка атомов.
Новый метод практически полностью исключает появление артефактов, отображает тысячи атомов и даже позволяет различать их типы. Авторы продемонстрировали возможности своей техники на примере 3D- голограммы пирита (FeS2). Улучшить качество голографической визуализации удалось благодаря увеличению энергии зондирующих электронов с нескольких сотен до тысяч электрон-вольт. Кроме того, волны электронов не распространяются во все стороны, а локализуются в кристалле в конической зоне, что уменьшает рассеяние и подавляет нежелательные артефакты.
Отмечается, что даже одноразовая картина дифракции высокоэнергетичных электронных волн даёт устойчивое изображение, но авторы смогли дополнительно улучшить качество картинки, скомбинировав её из двух десятков реконструированных изображений — усреднение позволило уменьшить фоновый шум.
Центр перспективного развития ВСЕГЕИ
Источник(и): http://phys.org/news/2016-05-scientists-3d-holograms-atoms-molecular.html
http://ko.com.ua/jelektronnaya_gologramma_pokazyvaet_atomy_vnutri_molekul_115260
http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.nanolett.6b00524?ournalCode=nalefd
T.Lühr et al. «Direct Atom Imaging by Chemical-Sensitive Holography». Nano Lett., April 12, 2016; DOI: 10.1021/acs.nanolett.6b00524
