2008年2月24日
一个新的电子显微镜最近安装的康奈尔大学的达菲尔德大厅使科学家首次形成图像,唯一地标识单个原子在晶体,看看这些原子债券。和生活的颜色。
“目前一代的电子显微镜可以被认为是昂贵的黑白相机,不同原子表现为深浅不同的灰色,”大卫·穆勒说康奈尔大学应用物理学和工程学的副教授。“这显微镜需要图片颜色,每个颜色的原子代表一个惟一确定的化学物种。”
乐器是一种新型的扫描透射电子显微镜(茎),由科克兰德的叉子公司,清洗。康奈尔大学在一个仪器发展奖,美国国家科学基金会(NSF)。欧洲杯线上买球约翰•Silcox David e .毛刺康奈尔大学的工程学教授和Ondrej Krivanek叉子的首席调查员。
显微镜结合新的aberration-correction技术设计的Krivanek集中一束电子在现货小于单个原子,比以前更迅速和更大的强度。这使得信息以前隐藏在后台,或者“噪音”。它还提供了成像速度增加一倍。
新仪器的功能分析测试样本的一篇文章中描述了在2月22日的《科学》杂志上,穆勒Silcox, Krivanek康奈尔大学和他的同事们在韩国和日本。欧洲杯线上买球
它允许科学家同行在材料或设备,看它是如何组合在一起的原子尺度量子效应主导和日常直觉失败。最重要的一个应用程序的新仪器将进行Silcox称之为“材料病理学”来帮助研究人员在他们的开发新材料使用在电子电路,计算机内存和其他纳米设备。欧洲杯足球竞彩“我们可以看看结构人建造,告诉他们如果他们建立他们认为他们所做的,”Silcox解释道。
茎芽电子束通过薄膜样本和扫描光束在亚原子的步骤。除了形成一个图像,新显微镜可以识别原子在它的路径通过这一过程被称为电子能量损失谱。原子束吸收能量的路径从它的一些电子踢自己的电子转化为更高的轨道。这需要的能量是不同的每一种原子。
探测器,从样本收集电子新兴措施的能量损失,并从这个原子束的路径可以被识别。探测器可以同时生产多个图像——不同种类的原子都有一个样品,而这些可以不同颜色,每种颜色代表一个不同的电子能量的签名。
方法也可以展示原子是连着另一个水晶,因为键创建小能量特征的变化。在早期的茎,许多电子从梁,包括那些改变了能量,散落在宽角与原子碰撞的简单。新的干细胞包括磁透镜收集新兴电子在一个更广泛的角度。此前,Silcox说,大约8%的新兴电子收集,但是新的探测器收集约80%,允许更精确的读数的小能量水平的变化,揭示原子间成键。
更完整的收集和更明亮、更大幅聚焦束也允许新显微镜扫描快得多。在早期的测试中收集了4096像素图像在大约30秒,比传统的茎50到100倍。
为了演示新仪器的能力,穆勒检查样本两种不同材料组成的层:lanthanum-strontium-manganese和氧化钛酸锶。欧洲杯足球竞彩这样做是作为一个研究项目的一部分,在他与韩国和日本的科学家合作。“这是一个人工结构会有有趣的磁性和电特性,”他说,“但它正常工作我们必须自动锋利的各层之间的接口。真的很重要知道几个界面原子泄露。”
在新干的彩色图像,出现红色和蓝色,钛锰一行紫色显示混合在两层之间的边缘。“我们知道有改进的余地,”穆勒说,添加“这不是我们最好的样本,但是如果我们把,这将是一个相当无聊的形象。”
10月新仪器来到康奈尔,仍在进行校准和测试。
有限的电子成像被确定的问题早在1935年,Silcox说,克服人在1947年提出的想法。但直到最近,把它们付诸实践的工程障碍被克服。很大程度上,他说,这是因为需要先进的计算问题,包括电脑设计仪器,计算机控制的机械制造部分公差,和计算机控制仪器本身。