22 октомври 2021
Категории
  •  Космос
  •  Физика
  •  Науки за земята
  •  Биология
  •  Медицина
  •  Математика
  •  Научни дискусии
  •  Разни
FACEBOOK

Световен рекорд за най-близка снимка на атоми в кристал

Това е най-детайлният поглед върху отделни атоми, заснети някога

| ПОСЛЕДНА ПРОМЯНА 07 юни 2021 в 00:01 49800
Последният рекорд за снимка на атоми с най-високата разделителна способност. Кредит: Cornell

Изображението, което виждате, е на атоми с най-високата разделителна способност заснета досега, счупвайки рекорда, поставен през 2018 г. Погледнете снимката горе - виждат се отделни атоми!

Това изображение е получено, разбира се, не директно. Тоест то не е снимка, а е получено благодарение на новите алгоритми за намаляване на шума. Ето защо е с толкова висока разделителна способност. 100 милиона пъти увеличение! Според екипа са достигнали почти максимално възможната граница.

Всъщност горното изображение, заснето от Дейвид Мюлер (David Muller) от Университета Корнел в Итака, Ню Йорк, и колегите му, показва атомите, които изграждат кристал на вещество с трудно произносимо име, празеодимиев ортоскандат (PrScO3). Химическите елементи скандий и празеодим не се срещат често и са класифицирани като редкоземни елементи. В крайна сметка това са доста тежки елементи и не е лесно да се получат.

На изображението по-горе атомите са показани като ярки петна, заобиколени от червени „облаци“. Според изследователите картината е размита поради "трептението" на самите атоми вътре в кристалната решетка.

Как учените са успели да получат толкова висока резолюция?

Използвана е техника, наречена електронна птихография, при която се използва електронен микроскоп за анализ на кристала чрез изчисляване на ъглите на разпръсването на бомбардиращите атомите ортоскандат електрони, за да се определи формата на атомите, които ги разпръскват.

Извършват се няколко сканирания на различни области, които се припокриват помежду си, и се фокусират върху това, какви промени се случват в тези припокриващи се области между сканирането. Това позволява на изследователите да определят по-добре формата на обекта - в този случай атомите в кристала. 

„Виждайки как се променя моделът, ние можем да изчислим формата на обекта, който е причинил модела“, обяснява Мюлер.

Електронният детектор улавя лъчите, разширяващи се подобно на лъч на фенерче, осветяващо гъсталак. Този разширяващ се лъч създава размазване на картината, тоест най-ниската разделителна способност. За да получат по-ясен образ, учените създават редица компютърни алгоритми. Те възстановяват оригиналното изображение.

Кредит: Sсience 2021. DOI: 10.1126/science.abg2533

В крайна сметка е получено изображение с резолюция 1 пикометър или 10-12 метра, което е една милиардна от милиметъра или една хилядна от нанометъра. 

Това изображение има двойно по-голяма разделителна способност на изображението на атоми, направено през 2018 г. също от Мюлер и неговия екип, което само по себе си е утроило разделителната способност на други, направени по това време с различни техники.

През 2018 г. Мюлер и неговият екип използват 2D материал, за да ограничат количеството електронно разсейване, което се случва при по-дебел слой материал и затруднява определянето откъде са се разпръснали електроните.

„Ключовият пробив, който направихме тази година, бе, че измислихме начин да дешифрираме това многократно разсейване, а това е 80-годишен проблем“, коментира Мюлер. „В продължение на 80 години нямаше общо решение и сега с някои много хитри алгоритми, разработени от нашите колеги [които работят с рентгенови лъчи] и след това модифицирани за разсейване на електрони, успяхме да разплетем това многократно разсейване“.

Това позволява на екипа да разглежда по-дебели проби и да постига по-добра резолюция. Размиването в текущото изображение идва от движението на самите атоми.

„Можем да до подобрим малко като охлаждаме пробата, защото когато се изстудява образецът, атомите не трептят толкова много“, обяснява Мюлер.

Справка: Science, DOI: 10.1126 / science.abg2533

Източник: This is the most detailed look at individual atoms ever captured, NewScientist


Препоръчани материали

Няма коментари към тази новина !

 
Още от : Новини
Всички текстове и изображения публикувани в OffNews.bg са собственост на "Офф Медия" АД и са под закрила на "Закона за авторското право и сродните им права". Използването и публикуването на част или цялото съдържание на сайта без разрешение на "Офф Медия" АД е забранено.