(Phys.org) —Quando si acquisiscono immagini su scala atomica, anche piccoli movimenti del campione possono produrre immagini distorte o distorte e questi movimenti sono praticamente impossibili da prevenire. Ora i ricercatori di microscopia della North Carolina State University hanno sviluppato una nuova tecnica che tiene conto di quel movimento ed elimina la distorsione dal prodotto finito.

Sono in discussione i microscopi elettronici a trasmissione a scansione (TEM), che può catturare immagini dei singoli atomi di un materiale. Per prendere quelle immagini, gli scienziati devono consentire a una sonda di scansionare l'area del campione, che ha un'area inferiore a cinque nanometri. La scansione può richiedere decine di secondi.

Il campione poggia su un'asta di supporto, e durante la scansione l'asta si espande o si contrae a causa di sottili cambiamenti nella temperatura ambiente. L'espansione o la contrazione dell'asta è impercettibile ad occhio nudo, ma poiché l'area del campione è misurata in nanometri, il movimento dell'asta fa sì che il materiale del campione si sposti leggermente. Questa cosiddetta "deriva" può causare una distorsione significativa delle immagini TEM di scansione risultanti.

"Ma il nostro approccio elimina efficacemente l'effetto della deriva sulla scansione delle immagini TEM, "dice il dottor James LeBeau, un assistente professore di scienza e ingegneria dei materiali presso la NC State e autore senior di un documento che descrive il lavoro.

I ricercatori hanno programmato il microscopio per ruotare la direzione in cui scansiona il campione. Per esempio, potrebbe prima richiedere una scansione dell'immagine da sinistra a destra, quindi eseguire una scansione dall'alto verso il basso, poi da destra a sinistra, poi dal basso verso l'alto. Ogni direzione di scansione cattura la distorsione causata dalla deriva da un diverso punto di vista.

I ricercatori inseriscono quelle immagini in un programma che hanno sviluppato che misura le caratteristiche di ciascuna immagine e utilizza tali dati per determinare la direzione precisa e l'estensione della deriva all'interno del campione. Una volta quantificata la deriva, le immagini possono essere regolate per rimuovere la distorsione causata dalla deriva. Le immagini risultanti rappresentano accuratamente la struttura effettiva del campione e offrono agli scienziati nuove capacità per comprendere il legame tra gli atomi.

"Storicamente, un grosso problema con la deriva è che è necessario disporre di un materiale di riferimento in qualsiasi immagine su scala nanometrica, in modo che tu possa dire come l'immagine è stata distorta, " LeBeau dice. "Questa tecnica lo rende superfluo. Ciò significa che ora possiamo guardare campioni completamente sconosciuti e scoprire le loro strutture cristalline, il che è un passo importante per aiutarci a controllare le proprietà fisiche di un materiale".