Построен электронный микроскоп нового типа

Специалисты корпорации Hitachi High Technologies и Национальной лаборатории Брукхэвен (Brookhaven National Laboratory – BNL) разработали новый сканирующий микроскоп, который позволяет снимать атомы одновременно на поверхности и в объёме образца.

Основные разработчики нового устройства: Уолл (слева) и Чжу (фото Department of Energy Brookhaven National Laboratory).
Основные разработчики нового устройства: Уолл (слева) и Чжу (фото Department of Energy Brookhaven National Laboratory).

"Наши знания о влиянии индивидуальных атомов на свойства нанообъектов и процессы, происходящие в устройствах преобразования энергии, очень сильно ограничиваются возможностями наблюдения за ними", — говорит один из ведущих исследователей Имэй Чжу (Yimei Zhu) в пресс-релизе BNL. Как известно, для понимания многих реакций недостаточно "видеть" только объём материала. Его поверхность, где собственно и происходит взаимодействие, важна не меньше.

Именно этого объединения и добились разработчики новой машины, которая расположилась на территории Центра функциональных наноматериалов (Center for Functional Nanomaterials).

Как и все сканирующие электронные микроскопы, новый инструмент освещает образец пучком электронов, сфокусированным на небольшой точке, затем детекторы ловят испущенные материалом вторичные электроны. Полученные данные позволяют определить структуру поверхности и топографию образца.

Но теперь исследователи разместили детекторы как перед образцом, так и за ним. Второй набор регистрирует электроны, прошедшие через толщу изучаемого материала, благодаря чему появляется возможность построить внутреннюю структуру (получается как бы помесь сканирующего и просвечивающего электронных микроскопов).

Учёные применили в новинке ряд усовершенствований. В частности, оригинальную систему коррекции сферической аберрации. Дополнения привели к увеличению разрешающей способности исходного прибора в четыре раза (до одной десятой нанометра), то есть теперь у машины появилась возможность делать изображения, на которых можно различить отдельные атомы.

"Эффект похож на тот, что получается при использовании большей линзы в фотоаппарате: данных собирается больше и они при этом фокусируются на меньшей площади", — поясняет биофизик Джозеф Уолл (Joseph Wall), один из авторов разработки, описывающих её в статье в журнале Nature Materials.

Для демонстрации возможностей нового прибора учёные провели съёмку отдельных атомов урана (обведены кружками) на поверхности тонкой подложки из углерода. Вверху: изображение, полученное в прошедших через образец электронах. Внизу: изображение поверхности образца. По центру: объединённая картина (объём – красным, поверхность – зелёным). Атомы, которые не видны на нижнем снимке, находятся на нижней стороне углеродной подложки (фото Department of Energy Brookhaven National Laboratory).
Для демонстрации возможностей нового прибора учёные провели съёмку отдельных атомов урана (обведены кружками) на поверхности тонкой подложки из углерода. Вверху: изображение, полученное в прошедших через образец электронах. Внизу: изображение поверхности образца. По центру: объединённая картина (объём – красным, поверхность – зелёным). Атомы, которые не видны на нижнем снимке, находятся на нижней стороне углеродной подложки (фото Department of Energy Brookhaven National Laboratory).

"Информация, полученная с помощью нового устройства, позволит больше узнать о расположении атомов и активных центров, разглядеть небольшие вариации состава и положение дефектов кристаллической структуры образца. Все эти показатели значительно влияют на свойства материалов и их реакции друг с другом", — добавляет Чжу.

Действительно, такая двойная съёмка помогает учёным лучше понять полную картину происходящего, например, как взаимодействуют атомы поверхности и объёма во время каталитической реакции.

Для нормальной работы столь чувствительного прибора, конечно же, понадобились особые условия. Чтобы изолировать новый микроскоп от вибраций, перепадов температуры и даже слабых электромагнитных полей, его поместили в особую комнату.

В ней все 24 часа температура регулируется вплоть до сотых долей градуса Цельсия, амортизирующие пластины защищают прибор от проезжающих вдали грузовиков и хлопающих дверей, обычная система вентиляции заменена на охлаждающие воздух панели. "Всё здание является своего рода технологическим шедевром. Микроскоп просто не смог бы работать в других условиях", — поясняет Чжу.


Коды для вставки в блог\форум



Вспомним другие новости из этого раздела?


Наука и техника

←+Ctrl+→

Интересные новости
Рада приняла в первом чтении закон об открытии частного рынка космоса в Украине
Найдены угри с самым мощным электрическим ударом в миреНайдены угри с самым мощным электрическим ударом в мире
В ООН предупредили о возможном затоплении мегаполисовВ ООН предупредили о возможном затоплении мегаполисов
Ученые рассказали об объекте, врезавшемся в Юпитер в августеУченые рассказали об объекте, врезавшемся в Юпитер в августе
Сразу шесть галактик превратились в ярчайшие квазары: астрономы недоумеваютСразу шесть галактик превратились в ярчайшие квазары: астрономы недоумевают
Блок рекламы

prisma 35 5m n espa

Похожие новости

В Северном море будет построена крупнейшая в мире ветроэлектростанцияВ Северном море будет построена крупнейшая в мире ветроэлектростанция
Корабль SpaceX взорвался из-за самовоспламенения титанового клапанаКорабль SpaceX взорвался из-за самовоспламенения титанового клапана
Археологи Греции обнаружили руины города, построенного около 3200 лет назадАрхеологи Греции обнаружили руины города, построенного около 3200 лет назад
Imec приступила к коммерческим поставкам нейрозондов нового поколенияImec приступила к коммерческим поставкам нейрозондов нового поколения
NASA и ЕКА запустят к двойному астероиду зонды нового поколенияNASA и ЕКА запустят к двойному астероиду зонды нового поколения
В Украине провели испытания нового боевого модуля с управляемыми ракетами
SpaceX запустит в космос ракету Falcon 9 нового поколенияSpaceX запустит в космос ракету Falcon 9 нового поколения
SpaceX запустила Falcon 9 с 10-ю аппаратами для спутников нового поколения
В США провели испытания нового энергетического оружияВ США провели испытания нового энергетического оружия
Археологи обнаружили комнаты народа Моче, построенные 1,5 тысячи лет назад в Перу (ФОТО, ВИДЕО)Археологи обнаружили комнаты народа Моче, построенные 1,5 тысячи лет назад в Перу (ФОТО, ВИДЕО)
Последние новости

Подгружаем последние новости