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?
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.
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.
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.
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.
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.