Това зашеметяващо изображение е с най-високата разделителна способност, която някога сме виждали при атомите

Цялата обикновена материя във Вселената е съставена от миниатюрни градивни елементи, които са твърде малки, за да се видят с просто око.

Но ние, хората, няма да позволим физическите ограничения на очите ни да ни попречат да гледаме нещата, които искаме да видим, нали?

Снимката, която се вижда по-горе, е направена през 2021 г. от екип, ръководен от физика Жен Чен, който преди това е работил в университета Корнел, а сега е в Китайската академия на науките. Тези точки са атомите в кристалната решетка на късче празеодимов ортоскандат (PrScO3), при увеличение от 100 милиона пъти.

Единствената причина, поради която изображението изглежда малко размито по краищата, не е слабата разделителна способност, а защото атомите не спират да се движат, което води до леко термично размазване на движението.

Независимо от това колко добра е технологията, тази рекордна разделителна способност едва ли някога ще бъде надмината. Това е така, защото има граница на разделителната способност, която можем да постигнем в подобни атомни мащаби, и на практика това е на практика всичко.

„Това не е просто нов рекорд“, казва физикът Дейвид Мълър от университета Корнел, когато резултатите на екипа му са публикувани в Science.

„Постигнат е режим, който на практика е крайната граница на разделителната способност. По принцип сега по много лесен начин можем да разберем къде се намират атомите. Това открива множество нови възможности за измерване на явления, които искахме да направим от много дълго време.“

Това постижение е дело на върха на технологията за атомно изобразяване, техника, наречена питихография.

Птихографията всъщност не е техника за директно изобразяване, а вид интерферометрия. Това е генериране на изображение от интерференционни модели. Електроните са изстреляни към образец от празеодимов ортоскандат и когато тези електрони попадат върху атомите в материала, те отскачат.

Чрез измерване на отскоците и разсейването на тези електрони при движението на лъча системата за изображения може да генерира изображение на това, от което електроните се отблъскват.

Тъй като празеодимовият ортоскандат е съединение, това, което се вижда тук, са три различни вида атоми. Двойките светли петна, свързани помежду си, са празеодим. Единичните ярки петна са скандий. А слабите червени петна са кислород. Всички тези атоми са свързани помежду си, за да образуват чистия, съвършен кристал, заснет от Чен и колегите му.

Пробивът в атомното изобразяване има значение и приложения за физиката и инженерството, като ни предоставя великолепната възможност да изучаваме атомните структури с висока разделителна способност, при това в три измерения. Можем да използваме това за всичко – от материалознанието до квантовите комуникации.

„Искаме да използваме това във всичко, с което се занимаваме“, казва Мюлер. „Досега всички носехме едни много лоши очила. А сега всъщност имаме наистина добър чифт. Защо да не искаме да свалим старите очила, да сложим новите и да ги използваме през цялото време?“

Нещата, които хората могат да направят, когато наистина се заемат с тях, са просто невероятни, уточнява Science.