과학자들은 표준 정확도로 원자를 본다
2018 년 코넬 과학자들은 첨단 전자 현미경의 해상도를 3 배로 늘려 세계 기록을 세운 고출력 검출기를 만들었습니다. 이 기술은 성공했지만 한 가지 약점이있었습니다. 매우 얇은 샘플과 몇 개의 원자 두께 만 사용했습니다.
이제 Samuel B. Eckert의 엔지니어링 교수 인 David Mueller가 이끄는 팀은보다 고급 3D 재구성 알고리즘을 통합 한 EMPAD (Electron Microscopy Pixel Matrix Detector)를 사용하여 곱셈 계수로 기록을 능가했습니다.
정밀도는 미세하게 조정되며 남은 왜곡은 원자 자체의 열 진동입니다.
Muller가 말했다, “이것은 단지 새로운 기록을 세운 것이 아닙니다. 실제로 솔루션의 마지막 끝이 될 시스템에 도달했습니다. 이제 기본적으로 원자가 매우 쉬운 방법으로 어디에 있는지 파악할 수 있습니다. 이것은 많은 새로운 것을 열어줍니다. 우리가 아주 오랫동안하고 싶었던 일들에 대한 확장 가능성도 있습니다. 또한 그것을 해결합니다. “한스 하우스가 1928 년에 내놓은 샘플에서 여러 분산 빔을 제거하는 오랜 문제- 과거에 우리가이 일을하지 못하게했습니다. “
“우리는 고양이를 매료시키는 레이저 포인터와 매우 유사한 반점 패턴을 쫓고 있습니다. 패턴이 어떻게 변했는지 확인함으로써 패턴을 유발 한 물체의 모양을 계산할 수 있습니다.”
감지기는 약간의 초점이 흐려져 빔을 흐리게하여 상상할 수있는 가장 큰 데이터 범위를 캡처합니다. 그런 다음이 데이터는 피코 미터 (1 조분의 1 미터)의 해상도로 초 고해상도 이미지로 나타나는 복잡한 알고리즘을 사용하여 재구성됩니다.
이 새로운 알고리즘을 사용하여 과학자들은 현미경의 모든 흐릿함을 수정하여 유한 한 온도에서 원자에 일어나는 일이기 때문에 가장 큰 잔류 교란 요인이 원자 자체가 진동한다는 점까지 수정할 수있었습니다.
Muller가 말했다, “온도에 대해 이야기 할 때 우리가 측정하는 것은 원자가 진동하는 정도의 평균 속도입니다.”
이 모듈 형 전자 이미징은 다른 이미징 방법을 사용하여 숨길 수있는 경우 과학자가 3 차원 모두에서 개별 원자를 찾는 데 도움이 될 수 있습니다. 과학자들은 또한 비정상적인 구성의 불순한 원자를 감지하고 진동으로 하나씩 사진을 찍을 수 있습니다.
이것은 사진에 매우 유용합니다. 반도체그리고 촉매, 양자 물질, 물질이 결합 된 경계의 원자 분석.
뮬러 그는 말했다그리고 “이 방법은 시간과 계산이 많이 필요하지만 기계 학습 및 더 빠른 감지 장치 외에도 더 강력한 컴퓨터를 사용하면 더 효율적으로 만들 수 있습니다.”
“우리는 이것을 우리가하는 모든 일에 적용하고 싶습니다. 지금까지 우리는 모두 정말 나쁜 안경을 쓰고있었습니다. 그리고 이제 우리는 완벽한 쌍을 가지고 있습니다. 왜 오래된 안경을 벗고 새 안경을 쓰고 싶습니까? 항상 사용 하시겠습니까? “
저널 참조 :
- 전자 ptychography는 망막 진동에 의해 결정되는 원자 분해능의 한계를 달성합니다. 과학, 2021 년 5 월 21 일 : DOI : 10.1126 / 과학. abg2533