Рентгеновский микроскоп отснял скрытые атомы

Принцип нового метода микроскопии. На заднем плане — отверстие, отрезающее края рентгеновского луча, далее размещён изучаемый образец (иллюстрация Changyoung Song, et al.).

Цзяньвэй Мяо (Jianwei Miao) и Чанюн Сун (Changyong Song) из калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (UCLA), а также их коллеги из научного центра австралийского синхротрона (Australian Synchrotron) и американской национальной лаборатории Аргонн (Argonne National Laboratory) получили трёхмерные снимки атомов легирующей примеси внутри основного материала.

Общий принцип рентгеновской микроскопии и работу таких аппаратов мы описывали здесь. Напомним только, что за формирование образа атомов и молекул тут отвечает рассеивание когерентного рентгеновского луча.

Но, надо отметить, авторы новой работы применили вариацию данной техники исследования вещества, названную резонансной дифракционной рентгеновской микроскопией (resonant x-ray diffraction microscopy).

Как сообщают Сун с коллегами в статье в Physical Review Letters, впервые при помощи этой техники было получено изображение объекта с различением в нём разных химических элементов.

А именно — международной группе физиков удалось получить кадры, показывающие сложные структуры из висмута, скрытые в толще кристалла кремния. Разрешение съёмки составило 15 нанометров.

Важно, что новый метод получения изображения является неразрушающим. Так что его можно использовать для изучения атомарных структур в магнитных материалах, полупроводниках, органических веществах и даже биологических объектах.

Чтобы достичь своей цели, авторы опыта поместили на пути рентгеновского луча толстый блок с отверстием, диаметром всего в 10 микрометров. Это отверстие отбирало из луча наиболее когерентную, упрощённо говоря, «более ровную» часть. Этот тонкий поток рентгена уже проходил через образец и попадал на ПЗС-матрицу. Дальнейшая обработка изображения происходила в компьютере.

Получив серию из огромного числа срезов кристалла кремния (то есть образцов дифракционных структур) как до, так и после висмута, учёные вычислили пространственное распределение этого элемента в куске просвечиваемого материала.

Хотя 15 нанометров — не самое высокое разрешение в современной микроскопии, это одно из самых лучших достижений для микроскопии рентгеновской. А главное, новый метод съёмки позволяет изучать сложные по составу материалы на молекулярном и атомарном уровнях, при этом его разрешение можно повысить до 0,1 нанометра, говорят авторы работы.

Читайте также о микроскопе, отснявшем изображения атомов с разрешением в 0,05 нанометра, а ещё о линзе со сверхфокусировкой и линзе, разрушающей дифракционный барьер.



Новый лазер обходит капризы квантовой физики

28 января 2008

Создан прозрачный двухсторонний светодиод

18 декабря 2007

Антенну из плазмы продвигают на поле боя

6 декабря 2007

Атмосферные нейтрино покажут точную структуру недр Земли

22 ноября 2007

Разгаданы тайны падающих канатов, спагетти и мёда

26 октября 2007