Электронные микроскопы хороши для получения изображений с высоким разрешением атомной структуры материала — при условии, что материал твердый. К сожалению, электронное излучение может разрушать более мягкие вещества, так что ученым приходится использовать излучение рентгеновское. Увы, рентгеновские микроскопы не могут достичь атомарного разрешения, так что с их помощью нельзя сфотографировать атомы.
Однако ученые из Национальной лаборатории Министерства энергетики им. Лоуренса Беркли опубликовали в журналах Nature Communications и Nature Materials пару исследований, показывающих, как метод под названием 4D-STEM позволяет им использовать электронную микроскопию для изображения мягких материалов, не разрушая их.
И фотографии, полученные в результате их исследований, просто великолепны:
Colin Ophus/Berkeley Lab Изменения структуры организации атомов в решетке
Согласно недавно опубликованному пресс-релизу, исследование Nature Communications было сфокусировано на использовании 4D-STEM для изображения объемного металлического стекла, которое имеет непредсказуемую молекулярную структуру. Это позволило исследователям выявить слабые точки материала в атомном масштабе. В конечном итоге даже такие крошечные несовершенства могут привести к его разрушению под воздействием напряжения.
Между тем, для изучения природных материалов исследователи тоже использовали технику 4D-STEM, визуализируя молекулярные структуры в полупроводнике до и после испытаний. Согласно пресс-релизу, это исследование может повлиять на всю современную энергетику, задействующую солнечную энергию.
«В этих исследованиях мы показали, что при сочетании 4D-STEM с нашими высокоскоростными детекторами, алгоритмами и мощными электронными микроскопами эта методика может помочь ученым составить карту атомных или молекулярных областей в любом материале — даже чувствительном к излучению. Такие подробности было невозможно увидеть с помощью предыдущих методов «, поясняет ведущий исследователь Эндрю Майнор в пресс-релизе.
