Редкая возможность: посмотрите, как выглядит один атом

Физики из Корнелльского университета в США получили фотографии отдельных атомов с рекордным разрешением — меньше половины ангстрема (0,39 Å). Предыдущий рекорд разрешения больше вдвое — 0,98 Å.
Редкая возможность: посмотрите, как выглядит один атом
David A. Muller et al. Nature, 2018.

Электронные микроскопы, позволяющие делать снимки отдельных атомов, существуют уже полвека. Длина волны видимого света больше диаметра среднего атома, поэтому увидеть атом с помощью даже самого мощного светового микроскопа нельзя. Длина волны электрона гораздо меньше, и электронные микроскопы, позволяющие делать снимки отдельных атомов, существуют уже полвека.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Аналогом линз, фокусирующих изображение, в электронных микроскопах выступает магнитное поле, но его колебания служат источником искажений; эти искажения поддаются корректировке дополнительными устройствами управления колебаниями напряженности магнитного поля, но с ними сложность конструкции микроскопа возрастает.

Несколько лет назад физики из Корнеллского университета предложили устройство electron microscope pixel array detector (EMPAD), заменяющее сложную систему генераторов, фокусирующих входящие электроны. Устройство представляет собой матрицу — 128х128 пикселей, чувствительных к отдельным электронам. Каждый пиксель регистрирует угол отражения электрона; зная его, ученые при помощи техники птайкографии реконструируют характеристики электронов, включая координаты точки, откуда он был выпущен.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Затем ученые закрепили на подвижной балке лист двумерного материала — сульфида молибдена MoS2, и выпустили пучки электронов, поворачивая балку под разными углами к источнику электронов. С помощью EMPAD и птайкографии ученые определили расстояния между отдельными атомами молибдена и получили изображение с рекордным разрешением — 0,39 Å. «В сущности мы создали самую маленькую в мире линейку», — поясняет Сол Грюнер (Sol Gruner), один из авторов эксперимента. На снимке ниже видны атомы серы и место, где одного такого атома не хватает (указано стрелочкой).

David A. Muller et al. Nature, 2018.
РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Кроме рекордного разрешения у этого метода есть еще одно преимущество: он требует относительно низкой энергии электронов. Самые мощные из современных электронных микроскопов используют пучки электронов с энергией до 300кЭв и тоже дают субангстемное неплохое разрешение — до 0,5 Å, но электроны такой высокой энергии годятся только для исследования очень прочных материалов. Двумерные материалы и биомолекулы разрушаются под действием таких высокоэнергетических частиц, поэтому возможность использовать электроны на порядок меньшей энергии (80 кЭв в эксперименте физиков из Корнелльского университета) очень ценно.

Светлана Сальникова
Светлана Сальникова 28 Октября 2021, 15:26
кул
Юрий Гагрин
Юрий Гагрин 06 Мая 2021, 19:36
Учитывая, что слово «атом» считалось греческого происхождения, оно было изъято из обычного обращения и заменено на латинское «корпускула», означавшее «частичку», «тельце» («corpusculum», уменьшительное от латинского слова «corpus» — «тельце, частица, крошечное тельце»). Этот термин обозначал мельчайшую частицу материи или эфира. Так в XVII-XVIII вв. в естественнонаучных системах появились атомистические (корпускулярные) теории. Согласно корпускулярной философии Гассенди, атомы представляют собой бесконечно малые, неуловимые, неуничтожимые частицы, из которых состоят все тела. Между ними находится пустое пространство, атомы действуют друг на друга, двигают и двигаются, соединяются в структуры ‒ молекулы. Он полагал, что атомы ‒ первооснова всех вещей ‒ сотворены богом, и даже свет и теплота состоят из атомов. В эту эпоху была целая плеяда учёных, которые изучали древние сведения о мельчайших неделимых частицах и дискретности материи, отталкивались от них в объяснении картины мира. Они восхищались ими, критиковали. Но эти рассуждения о собственном понимании данных древних знаний, так или иначе, нашли отражение и в их работах. Это, например, такие учёные как: итальянский физик, астроном, философ и математик Галилео Галилей (Galileo Galilei; 1564‒1642); итальянский монах, философ Джордано Бруно (Giordano Bruno; 1548‒1600); французский философ, физик, математик Рене Декарт (Rene Descartes; 1596‒1650); голландский астроном, физик, математик Христиан Гюйгенс (Christiaan Huygens; 1629‒1695), учеником которого был немецкий философ, физик, математик Готфрид Лейбниц (Gottfried Wilhelm Leibniz; 1646‒1716); английский физик Исаак Ньютон (Isaac Newton; 1643‒1727); ирландский химик, богослов Роберт Бойль (Robert Boyle; 1627‒1691) и многие другие. Естественно, что пришедшие на смену им новые поколения, изучая их труды, снова подхватывали информацию о неделимых частицах, но уже соразмерно общепринятым взглядам и мировоззрению эпохи своего поколения. Труды того же Лейбница повлияли на многих германских учёных, в числе которых был и немецкий учёный-энциклопедист, математик Христиан Вольф (Christian Freiherr von Wolff; 1679‒1754). У последнего в своё время слушал курс в молодом возрасте будущий русский учёный-энциклопедист мирового значения, физик, химик, минеролог Михаил Ломоносов (1711‒1765), проходя дополнительное обучение в Европе. из книги ИСКОННАЯ ФИЗИКА АЛЛАТРА