
Ñïåöèàëèñòû êîðïîðàöèè Hitachi High Technologies è Íàöèîíàëüíîé ëàáîðàòîðèè Áðóêõýâåí (Brookhaven National Laboratory – BNL) ðàçðàáîòàëè íîâûé ñêàíèðóþùèé ìèêðîñêîï, êîòîðûé ïîçâîëÿåò ñíèìàòü àòîìû îäíîâðåìåííî íà ïîâåðõíîñòè è â îáú¸ìå îáðàçöà.
"Íàøè çíàíèÿ î âëèÿíèè èíäèâèäóàëüíûõ àòîìîâ íà ñâîéñòâà íàíîîáúåêòîâ è ïðîöåññû, ïðîèñõîäÿùèå â óñòðîéñòâàõ ïðåîáðàçîâàíèÿ ýíåðãèè, î÷åíü ñèëüíî îãðàíè÷èâàþòñÿ âîçìîæíîñòÿìè íàáëþäåíèÿ çà íèìè", — ãîâîðèò îäèí èç âåäóùèõ èññëåäîâàòåëåé Èìýé ׿ó (Yimei Zhu) â ïðåññ-ðåëèçå BNL. Êàê èçâåñòíî, äëÿ ïîíèìàíèÿ ìíîãèõ ðåàêöèé íåäîñòàòî÷íî "âèäåòü" òîëüêî îáú¸ì ìàòåðèàëà. Åãî ïîâåðõíîñòü, ãäå ñîáñòâåííî è ïðîèñõîäèò âçàèìîäåéñòâèå, âàæíà íå ìåíüøå.
Èìåííî ýòîãî îáúåäèíåíèÿ è äîáèëèñü ðàçðàáîò÷èêè íîâîé ìàøèíû, êîòîðàÿ ðàñïîëîæèëàñü íà òåððèòîðèè Öåíòðà ôóíêöèîíàëüíûõ íàíîìàòåðèàëîâ (Center for Functional Nanomaterials).
Êàê è âñå ñêàíèðóþùèå ýëåêòðîííûå ìèêðîñêîïû, íîâûé èíñòðóìåíò îñâåùàåò îáðàçåö ïó÷êîì ýëåêòðîíîâ, ñôîêóñèðîâàííûì íà íåáîëüøîé òî÷êå, çàòåì äåòåêòîðû ëîâÿò èñïóùåííûå ìàòåðèàëîì âòîðè÷íûå ýëåêòðîíû. Ïîëó÷åííûå äàííûå ïîçâîëÿþò îïðåäåëèòü ñòðóêòóðó ïîâåðõíîñòè è òîïîãðàôèþ îáðàçöà.
Íî òåïåðü èññëåäîâàòåëè ðàçìåñòèëè äåòåêòîðû êàê ïåðåä îáðàçöîì, òàê è çà íèì. Âòîðîé íàáîð ðåãèñòðèðóåò ýëåêòðîíû, ïðîøåäøèå ÷åðåç òîëùó èçó÷àåìîãî ìàòåðèàëà, áëàãîäàðÿ ÷åìó ïîÿâëÿåòñÿ âîçìîæíîñòü ïîñòðîèòü âíóòðåííþþ ñòðóêòóðó (ïîëó÷àåòñÿ êàê áû ïîìåñü ñêàíèðóþùåãî è ïðîñâå÷èâàþùåãî ýëåêòðîííûõ ìèêðîñêîïîâ).
Ó÷¸íûå ïðèìåíèëè â íîâèíêå ðÿä óñîâåðøåíñòâîâàíèé.  ÷àñòíîñòè, îðèãèíàëüíóþ ñèñòåìó êîððåêöèè ñôåðè÷åñêîé àáåððàöèè. Äîïîëíåíèÿ ïðèâåëè ê óâåëè÷åíèþ ðàçðåøàþùåé ñïîñîáíîñòè èñõîäíîãî ïðèáîðà â ÷åòûðå ðàçà (äî îäíîé äåñÿòîé íàíîìåòðà), òî åñòü òåïåðü ó ìàøèíû ïîÿâèëàñü âîçìîæíîñòü äåëàòü èçîáðàæåíèÿ, íà êîòîðûõ ìîæíî ðàçëè÷èòü îòäåëüíûå àòîìû.
"Ýôôåêò ïîõîæ íà òîò, ÷òî ïîëó÷àåòñÿ ïðè èñïîëüçîâàíèè áîëüøåé ëèíçû â ôîòîàïïàðàòå: äàííûõ ñîáèðàåòñÿ áîëüøå è îíè ïðè ýòîì ôîêóñèðóþòñÿ íà ìåíüøåé ïëîùàäè", — ïîÿñíÿåò áèîôèçèê Äæîçåô Óîëë (Joseph Wall), îäèí èç àâòîðîâ ðàçðàáîòêè, îïèñûâàþùèõ å¸ â ñòàòüå â æóðíàëå Nature Materials.
"Èíôîðìàöèÿ, ïîëó÷åííàÿ ñ ïîìîùüþ íîâîãî óñòðîéñòâà, ïîçâîëèò áîëüøå óçíàòü î ðàñïîëîæåíèè àòîìîâ è àêòèâíûõ öåíòðîâ, ðàçãëÿäåòü íåáîëüøèå âàðèàöèè ñîñòàâà è ïîëîæåíèå äåôåêòîâ êðèñòàëëè÷åñêîé ñòðóêòóðû îáðàçöà. Âñå ýòè ïîêàçàòåëè çíà÷èòåëüíî âëèÿþò íà ñâîéñòâà ìàòåðèàëîâ è èõ ðåàêöèè äðóã ñ äðóãîì", — äîáàâëÿåò ׿ó.
Äåéñòâèòåëüíî, òàêàÿ äâîéíàÿ ñú¸ìêà ïîìîãàåò ó÷¸íûì ëó÷øå ïîíÿòü ïîëíóþ êàðòèíó ïðîèñõîäÿùåãî, íàïðèìåð, êàê âçàèìîäåéñòâóþò àòîìû ïîâåðõíîñòè è îáú¸ìà âî âðåìÿ êàòàëèòè÷åñêîé ðåàêöèè.
Äëÿ íîðìàëüíîé ðàáîòû ñòîëü ÷óâñòâèòåëüíîãî ïðèáîðà, êîíå÷íî æå, ïîíàäîáèëèñü îñîáûå óñëîâèÿ. ×òîáû èçîëèðîâàòü íîâûé ìèêðîñêîï îò âèáðàöèé, ïåðåïàäîâ òåìïåðàòóðû è äàæå ñëàáûõ ýëåêòðîìàãíèòíûõ ïîëåé, åãî ïîìåñòèëè â îñîáóþ êîìíàòó.
 íåé âñå 24 ÷àñà òåìïåðàòóðà ðåãóëèðóåòñÿ âïëîòü äî ñîòûõ äîëåé ãðàäóñà Öåëüñèÿ, àìîðòèçèðóþùèå ïëàñòèíû çàùèùàþò ïðèáîð îò ïðîåçæàþùèõ âäàëè ãðóçîâèêîâ è õëîïàþùèõ äâåðåé, îáû÷íàÿ ñèñòåìà âåíòèëÿöèè çàìåíåíà íà îõëàæäàþùèå âîçäóõ ïàíåëè. "Âñ¸ çäàíèå ÿâëÿåòñÿ ñâîåãî ðîäà òåõíîëîãè÷åñêèì øåäåâðîì. Ìèêðîñêîï ïðîñòî íå ñìîã áû ðàáîòàòü â äðóãèõ óñëîâèÿõ", — ïîÿñíÿåò ׿ó.
Çàìåòèì, ðàçðåøåíèå â 0,1 íàíîìåòðà ÿâëÿåòñÿ îäíèì èç ëó÷øèõ ïîêàçàòåëåé äëÿ ýëåêòðîííûõ ìèêðîñêîïîâ, íî âäâîå óñòóïàåò äîñòèæåíèþ àïïàðàòà Titan.
Îòëè÷íîå
áóðîâîå îáîðóäîâàíèå, ïðîèçâîäèìîå ëó÷øèìè ñïåöèàëèñòàìè!