Atomes observés à une résolution record

Atomes observés à une résolution record

Bien qu’il y ait des disques absurdes, il y en a d’autres qui sont assez intéressants et qui nous permettent d’explorer et d’avoir accès à des choses vraiment incroyables. C’est le cas de ces atomes, qui ont été observés à une résolution record, à l’aide d’un microscope électronique à la pointe de la technologie.

Les enquêteurs à l’origine de l’exploit ont réussi à s’en sortir après une tentative en 2018.

Une tentative d’observer des atomes avec des lacunes

En 2018, des chercheurs de l’Université Cornell, à New York, ont construit un détecteur de haute puissance et l’ont combiné avec un processus basé sur un algorithme appelé ptychographie. Ces travaux ont permis de tripler la résolution d’un microscope électronique de pointe.

A cette époque, l’approche des chercheurs avait une faiblesse: elle ne fonctionnait qu’avec des échantillons ultrafins de quelques atomes d’épaisseur. Par conséquent, tout ce qui est plus épais entraînerait la dispersion des électrons.

Désormais, une équipe dirigée par David Muller, codirecteur du Kavli Institute de l’Université Cornell, a battu le record avec un détecteur à matrice de pixels au microscope électronique (EMPAD), qui intègre des algorithmes de reconstruction 3D encore plus sophistiqués. La résolution est si fine que le seul flou possible est le mouvement thermique des atomes eux-mêmes.

Il ne s’agit pas seulement d’établir un nouveau record. Il a atteint un régime qui sera effectivement une limite à la résolution. Fondamentalement, nous pouvons maintenant savoir où se trouvent les atomes très facilement. Cela ouvre une série de nouvelles possibilités pour mesurer des choses que nous voulions faire depuis longtemps.

Dit Muller.

Atomes

Est-ce le dernier enregistrement?

Le processus de ptychographie il fonctionne en numérisant des modèles de dispersion qui se chevauchent à partir d’un échantillon de matériau et en recherchant les changements dans la région de chevauchement.

Nous recherchons des motifs d’imperfections qui ressemblent beaucoup à ces lasers qui fascinent également les chats. En voyant comment le motif change, nous sommes en mesure de déterminer la forme de l’objet qui a causé le motif.

Muller a expliqué.

Le détecteur est légèrement flou, afin de capturer autant de données que possible. Par la suite, ceux-ci seront reconstruits à l’aide d’algorithmes complexes, résultant en une image extrêmement détaillée, avec un picomètre de précision.

1621887485 69 Atomes observes a une resolution record

David Muller en 2017.

Bien que les chercheurs puissent à nouveau essayer de battre le record désormais établi, avec un matériau constitué d’atomes plus lourds, qui oscillent moins, même à température nulle, ils subiraient toujours des fluctuations quantiques. Par conséquent, l’amélioration ne serait pas significative.

Nous voulons appliquer cela à tout ce que nous faisons. Jusqu’à présent, nous avons tous porté de très mauvaises lunettes. Et maintenant, nous avons une très bonne paire. Pourquoi ne voudrais-je pas enlever les vieilles lunettes, mettre les nouvelles et les porter tout le temps?

Muller clarifia.

Bien que la méthode soit longue et exigeante en termes de calcul, compte tenu du désir de cette équipe, elle pourrait être rendue plus efficace avec des ordinateurs plus puissants et des détecteurs plus rapides.

L’article «La ptychographie électronique atteint les limites de résolution atomique fixées par les vibrations du réseau» a été publié le 20 mai dans Science.