Wissenschaftlern ist es gelungen, einzelne Atome in Rekordhochauflösung einzufangen
Einem internationalen Ingenieursteam ist es gelungen, das Verfahren der Ptychographie deutlich zu verbessern und damit den physikalischen Grenzen der Auflösung sehr nahe zu kommen. In dem so erhaltenen Bild entpuppten sich die einzelnen Atome als recht detailliert. Und die vorhandenen Verzerrungen werden durch das Vorhandensein von thermischen Schwingungen erklärt.
Neue Forschungsmethode und ihre Ergebnisse
Unter der Leitung von D. Müller.
Es war dieser herausragende Wissenschaftler der Cornell University (USA), der vor drei Jahren den bisherigen Rekord auf diesem Gebiet aufgestellt hat.
Was ist Ptychographie?
Die Ptichoraphy ermöglicht es Ihnen also, einzelne Atome im Vergleich zu anderen bestehenden Methoden, einschließlich Rasterkraft- und Rastertunnelmikroskopen, viel klarer zu unterscheiden.
Das Bemerkenswerteste ist, dass es die Ptychographie-Methode ist, die es ermöglicht, nicht nur die Oberfläche des untersuchten Objekts zu untersuchen, sondern buchstäblich in die Struktur des untersuchten Materials zu "blicken".
Vereinfacht wird diese Methode wie folgt beschrieben:
Ein leicht defokussierter Elektronenfluss oder Röntgenstrahlung wird auf das untersuchte Material gerichtet. Hinter dem Untersuchungsobjekt wird ein spezieller Empfänger platziert, auf dem aus Photonen sowie Elektronen ein interferometrisches Bild entsteht.
Durch die Verarbeitung des empfangenen Signals stellt der Computer die ursprüngliche Position der Atome wieder her, die für die Ablenkung von Elektronen und Photonen verantwortlich sind.
Trotz der Tatsache, dass Wissenschaftler viel Arbeit geleistet haben, um die Forschungsmethode zu verbessern, hat sie ziemlich gravierende Einschränkungen.
Die Dicke des zu untersuchenden Objekts sollte einige zehn Nanometer nicht überschreiten. Denn je dicker das zu untersuchende Objekt ist, desto leistungsfähiger ist ein Computer, um das Bild wiederherzustellen.
Darüber hinaus nehmen mit zunehmender Dicke des zu untersuchenden Objekts Verzerrungen und Rauschen zu, was die Klarheit des Bildes stark verringert.
Was Wissenschaftler in Betracht gezogen haben
In einem wissenschaftlichen Experiment haben Wissenschaftler einen dünnen PrScO3-Kristall detailliert untersucht. So konnten die Wissenschaftler auf den rekonstruierten Bildern, die mit der obigen Methode gewonnen wurden, eine klare Struktur von Perowskit beobachten, die aus Praseodym-, Scandium- und Sauerstoffatomen besteht.
Müller selbst verglich die Arbeit der Ingenieure mit dem Kauf einer neuen Brille. Wenn man sehr lange mit ungenügend starken Gläsern gelaufen ist und dann in einem schönen Moment eine gute Brille gekauft und endlich alles mit erstaunlicher Klarheit gesehen hat.
Wissenschaftler haben die Ergebnisse ihrer Forschung auf den Seiten der Zeitschrift veröffentlicht shared Wissenschaftund auch auf dem Portal arXiv.
Die Wissenschaftler freuen sich bereits darauf, ihre Untersuchungsmethode an anderen Materialien (von Halbleitern bis zu Neuronen) zu testen. Darüber hinaus erwägen Wissenschaftler auch die Möglichkeit, die Übersichtlichkeit ihrer Methode weiter zu verbessern.
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