Nyitólap Regisztráció Belépés

Nyitólap » 2021 » Május » 28 » A kutatók soha ilyen nagyításban nem láthatták még az atomokat, amit egy új technika segítségével most már megtehetnek

---

06:43:23 A kutatók soha ilyen nagyításban nem láthatták még az atomokat, amit egy új technika segítségével most már megtehetnek

Forrás: Új világtudat |  2021.05.27. 2018-ban a Cornell Egyetem kutatói egy nagy teljesítményű detektort építettek, amely a ptychográfia nevű algoritmus-vezérelt folyamattal kombinálva világrekordot állított fel a korszerű elektronmikroszkóp felbontásának megháromszorozásával. Bármennyire is sikeres volt, ennek a megközelítésnek volt gyengesége. Csak ultravékony mintákkal működött, amelyek vastagsága néhány atom volt. Bármi vastagabb az elektronok szétszóródását okozná oly módon, hogy nem nem lehet őket szétválasztani. Most egy csapat, amelyet ismét David Muller vezet, kétszeresen megjavította saját rekordját egy elektronmikroszkóp pixel tömb detektorral (EMPAD), amely még kifinomultabb 3D rekonstrukciós algoritmusokat tartalmaz. (1) A felbontás annyira finomhangolt, hogy az egyetlen elmosódás az marad, amelyet maguknak az atomoknak a termikus mozgása okoz. "Ez nem csak új rekordot jelent," - mondta Muller. "Ezzel elértünk egy olyan rendszert, amely gyakorlatilag a felbontás végső határa lesz. Alapvetően most nagyon egyszerű módon tudjuk meghatározni, hogy hol vannak az atomok. Ez rengeteg új mérési lehetőséget nyit meg azon dolgokat illetően, amelyeket szerettünk volna nagyon régóta megtenni. Megold egy régóta fennálló problémát is - megszünteti a többszörös szóródást a mintában, amelyet Hans Bethe 1928-ban fogalmazott meg -, amely a múltban megakadályozott minket ebben." A ptychográfia úgy működik, hogy átvizsgálja az átfedő szóródási mintákat egy anyagmintából, és az átfedésben lévő régió változásait keresi. "Olyan foltmintákat kergetünk, amelyek nagyon hasonlítanak azokra a lézer pointer mintákra, amelyek a macskákat is elbűvölik," - mondta Muller. "Azáltal, hogy látjuk, hogyan változik a minta, képesek vagyunk kiszámolni a mintát kiváltó objektum alakját." Az érzékelő kissé defókuszált, elmosva a nyalábot a lehető legszélesebb körű adat rögzítése érdekében. Ezeket az adatokat ezután komplex algoritmusokkal rekonstruálják, így ultrapontos képet eredményeznek pikométeres (egy billiomod méter) pontossággal. "Ezekkel az új algoritmusokkal képesek vagyunk korrigálni a mikroszkópunk összes elmosódását addig a pontig, hogy a legnagyobb elmosódási tényező az marad, hogy az atomok maguk is inognak, mert ez történik az atomokkal véges hőmérsékleten," - mondta Muller. "Ha a hőmérsékletről beszélünk, akkor valójában azt mérjük, hogy mekkora az atomok átlagos sebessége." A kutatók valószínűleg újra túlszárnyalhatják rekordjukat egy olyan anyag felhasználásával, amely nehezebb atomokból áll, amelyek kevésbé ingadoznak, vagy a minta lehűtésével. De nulla fokos hőmérsékleten az atomok továbbra is kvantum ingadozásokat mutatnak, így a javulás nem lenne túl nagy. Az elektron-ptychográfia ezen legújabb formája lehetővé teszi a tudósok számára, hogy az egyes atomokat mindhárom dimenzióban megtalálják, amikor más képalkotó módszerek számára nem láthatók. A kutatók szokatlan konfigurációkban is megtalálhatják az atomokat, és egyenként alkothatnak képeket róluk és rezgéseikről. Ez különösen hasznos lehet a félvezetők, a katalizátorok és a kvantumanyagok képalkotásában - beleértve a kvantumszámításban használtakat is -, valamint az atomok elemzésében azokon a határokon, ahol az anyagok össze vannak kapcsolva. A képalkotó módszer vastag biológiai sejtekre vagy szövetekre, vagy akár az agy szinapszis kapcsolataira is alkalmazható - amit Muller "igény szerinti konnektomikának" nevez. Noha a módszer idő- és számításigényes, hatékonyabbá lehetne tenni nagyobb teljesítményű számítógépekkel, gépi tanulással és gyorsabb detektorokkal. (2) (1) - https://science.sciencemag.org/content/372/6544/826 (2) - https://phys.org/news/2021-05-atoms-resolution.html

1 2 3 4 5 Kategória: Tudomány | Technika | Megtekintések száma: 235 | Hozzáadta: georgio | Tag-ek(kulcsszavak): atomok, új, anyagtudomány, tudomány, kvantumfizika, fizika, videó | Helyezés: 0.0/0