Атомное зрение стало реальностью

Ученые из Германии, Японии и Испании создали микроскоп, который видит материю на уровне отдельных атомов. Разрешение составляет всего 1 нанометр — это меньше, чем размер большинства молекул!

Представьте себе иголку, которая колеблется с амплитудой меньше диаметра атома. Именно такой принцип лежит в основе революционной технологии ULA-SNOM. Исследователи взяли серебряный наконечник и заставили его вибрировать с ультрамалой амплитудой — всего один нанометр.

Фокус в том, что между наконечником и образцом создается крошечная полость размером около одного кубического нанометра. В этом пространстве свет концентрируется с невероятной силой — возникает резонанс, который многократно усиливает оптический сигнал.

Но этого мало для стабильной работы. Вся система помещена в сверхвысокий вакуум и охлаждена до минус 265 градусов Цельсия. При таких экстремальных условиях атомы практически замирают, позволяя микроскопу поймать каждую деталь.

Исследователи протестировали свою установку на кремниевых островках толщиной в один атом, расположенных на серебряной поверхности. Микроскоп не только увидел границы между материалами, но и определил их оптические свойства — как они поглощают и рассеивают свет.

Раньше оптические микроскопы достигали разрешения максимум 10-100 нанометров. Новая технология побила этот рекорд в десять раз! Теперь ученые смогут изучать отдельные молекулы в электронных устройствах, дефекты в кристаллах алмаза размером с атом и другие наноструктуры.

Особенно интересно, что установка одновременно работает как три прибора в одном: сканирующий туннельный микроскоп, атомно-силовой микроскоп и оптический микроскоп. Каждый из них показывает материал под разным углом — электропроводность, силы взаимодействия и оптические свойства.

Технология открывает дорогу к созданию материалов с заданными свойствами на атомном уровне. Представьте электронику, где каждый атом стоит на своем месте, или лекарства, спроектированные с точностью до молекулы.

Источник