Atomi al microscopio

Un team di ingegneri della Cornell University ha sviluppato una nuova tecnica di microscopia abbastanza potente da individuare un singolo atomo in tre dimensioni e creare un’immagine così chiara che l’unica sfocatura proviene dal movimento di quell’atomo stesso.

Nel 2018, i ricercatori della Cornell hanno costruito un rilevatore ad alta potenza che, in combinazione con un processo guidato da un algoritmo chiamato ptychography, ha stabilito un record mondiale triplicando la risoluzione di un microscopio elettronico all’avanguardia.Per quanto riuscito, quell’approccio aveva un punto debole. Funzionava solo con campioni ultrasottili spessi pochi atomi. Qualunque altra cosa più densa avrebbe provocato la dispersione degli elettroni in modi che non sarebbe stato potuto risolvere.

Ora un team, guidato ancora una volta da David Muller ed il professore di ingegneria Samuel B. Eckert, hanno battuto il proprio record di un fattore due con un rivelatore a matrice di pixel al microscopio elettronico (EMPAD) che incorpora algoritmi di ricostruzione 3D ancora più sofisticati. La risoluzione è così messa a punto che l’unica sfocatura rimanente è il tremolio termico degli atomi stessi.

“Questa tecnica non si limita a stabilire un nuovo record…”, ha detto l’autore principale della ricerca e ingegnere della Cornell David Muller in un comunicato stampa “…ha raggiunto un regime che sarà effettivamente un limite ultimo per la risoluzione. Fondamentalmente ora possiamo capire dove sono gli atomi in un modo molto semplice. Questo apre molte nuove possibilità di misurazione delle cose che volevamo fare da molto tempo. Risolve anche un problema di vecchia data – annullare la dispersione multipla del raggio nel campione, che Hans Bethe ha stabilito nel 1928”.

Bibliografia scientifica di riferimento: Electron ptychography achieves atomic-resolution limits set by lattice vibrations. Science, 21 May 2021: DOI: 10.1126/science.abg2533

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