Наука візуальне спостереження атомів під мікроскопом

0,6 ангстрема. Такий поточний рекорд дозволу в електронній мікроскопії. Група американських вчених отримала чудові зображення окремих атомів лантану, приєднаних до шарів нітриду кремнію. За кадром залишилися титанічні зусилля, які потрібні були для створення цього чуда.

У 1959 році Річард Фейнман, всесвітньо відомий американський фізик, першим передбачив появу нанотехнологій і, так би мовити, нанонауки. Тоді він заявив, що ця науку чекає зліт, коли дозвіл електронних мікроскопів виросте в сто раз. Цей зліт зажадав 45 років.

Власне, планка була взята в минулому році, і коротко ми про це говорили. Правда, тоді вчені розглядали інші елементи. І з тих пір провели багато нових дослідів. Неважливо. Цікаво інше: ми розкопали подробиці "закулісся" рекордного досягнення. Хочете дізнатися чого варті ці 0,6 ангстрема?

Наука візуальне спостереження атомів під мікроскопом


Зліва - практично вихідне зображення. Жовті цятки - атоми. Праворуч - пояснення (ілюстрація ORNL).

В общем-то, рекорд не був самоціллю. Лідер групи - Стів Пеннікук (Steve Pennycook) - і його колеги допомагають вченим вивчати матеріали на атомному рівні, їх поведінку в різних умовах і особливо - взаємодія різних речовин.

Але те, що вони зробили - дивно. Вони взяли мікроскопічний шматочок нітриду кремнію, покрили його атомарним шаром лантану, примудрилися зробити розріз цього "пирога" і відзняли його за допомогою свого пильного інструменту.

Дозвіл цього зображення досягло 0,6 ангстрема. 1 ангстрем дорівнює 1 десятимільйонна частці міліметра.

Наука візуальне спостереження атомів під мікроскопом


Лабораторія передової мікроскопії ORNL (ілюстрація ORNL).

Сподіваємося, ви знаєте, що таке - електронний мікроскоп. У ньому замість променів світла інформацію про предмет отримує потік електронів, прискорених високою напругою, а замість лінз, котра фокусує оптики і іншого - прецизійні електромагнітні системи.

"Z-контрастний" означає, що даний апарат реагує на атомне число елемента, яскраво виділяючи важкі атоми на тлі легенів.

Наука візуальне спостереження атомів під мікроскопом


Гумові подушки, повітроводи з подвійними стінками і ізоляцією - заходи проти шумів і вібрацій (ілюстрація ORNL).

Наприклад: побудувати незвичайний будинок, в якому кімната з мікроскопом висить на спеціальній підвісці усередині іншої кімнати.

Там вжито всіх заходів, щоб звести проникнення зовнішніх магнітних полів до рівня нижче 0,3 міллігаусса, тобто - до рівня в тисячі разів меншого, ніж сила магнітного поля Землі, здатного хіба що тільки відхилити стрілку компаса, що висить на голці.

Наука візуальне спостереження атомів під мікроскопом


Безсквозняковая вентиляція (ілюстрація ORNL).

Навіть повітрообмін в цій кімнаті виконаний особливим чином - щоб виключити найменші сквознячки, здатні поворухнути порошинку або температурні коливання, які людина б і не відчув.

Так що там порошинка. Можна уявити, що кватирка, відкрита де-небудь неподалік від приладу або чіхнувшій співробітник здатні відвести настройки геть - цілимося-то ми в окремі атоми! Тому мікроскоп управляється дистанційно з диспетчерської.

Всі ці хитрощі дозволили групі Пеннікука за останнім часом зробити масу відкриттів в поведінці надпровідників і конструкційних матеріалів.

Тільки один приклад: розглядаючи буквально атом за атомом, як різні елементи шикуються один поруч з одним, учені розкрили секрет ламкості лопаток турбіни авіадвигунів, покритих якимсь хитрим стійким складом.

Наука візуальне спостереження атомів під мікроскопом


Головне - не упустити: привезли й монтували прилад вроздріб (ілюстрація ORNL).

Після цього здаються цілком обгрунтованими витрати на такі роботи. Так, рекордний мікроскоп обійшовся ORNL в $ 3 мільйони, а суперізолірованное від зовнішнього світу будівля - в $ 4,8 мільйона.

Скільки країні можуть дати нові матеріали і взагалі - розуміння взаємодії речовин - оцінюйте самі.


Оцінити статтю можна після того, як в обговоренні буде хоча б одне повідомлення.


Тест: А чи не зомбують чи мене? Тест: Визначення ваги ненауковість

Остання з новин: У статті показано, що таке системна модель і чому не системне дослідження дає безглузді результати:
Системне мислення і формалізація.


підсумки демократії
У кращому місті США вигнали політиків з поліцейськими і загрузли в хаосі.