Ученые Корнеллского университета в США получили фотографию атомов рекордного разрешения с помощью просвечивающего электронного микроскопа и метода, называемого птихографией. Об этом сообщается в статье, опубликованном в журнале Science.
До сих пор электронная птихография применялась только на ультратонких образцах (меньше нескольких нанометров), а изображения более толстых образцов оказываются ничем не лучше изображений, полученных с помощью традиционных способов. Однако далеко не все объемные материалы можно легко разрезать на такие тонкие ломтики. В новой работе исследователям удалось получить изображения образцов кристалла PrScO3 толщиной 0,8-30 нанометров с разрешением менее 20 пикометров, которое ограничено лишь тепловым движением самих атомов.
Исследователи применили метод многосрезовой электронной птихографии. Относительно толстые образцы можно рассматривать как множество тонких срезов, следующих один за другим. Алгоритмы моделируют рассеяние электронов от каждого среза, после которого следует распространение частиц в свободном пространстве до следующего среза. Изображение генерируется путем решения обратной задачи, когда из дифракционной картины выводится информация о расположении атомов в образце. Как пишут авторы, с помощью этого метода можно обнаруживать атомные примеси с субнанометровой точностью во всех трех измерениях, а не только в двух как раньше.
Метод птихографии заключается в генерации изображений интересующего объекта путем вычислительной обработки множества интерференционных картин, полученных при рассеянии света от образца. При этом образец сдвигается на определенное расстояние так, чтобы возникали перекрывающиеся области, на которые направляли пучок электронов или луч света (видимого, ультрафиолетового, рентгеновского). Такая микроскопия лишена недостатков вроде абберации линз или многократного рассеяния, которое в 3-10 раз снижает разрешение изображения.