I ricercatori hanno creato ologrammi di migliaia di atomi all'interno di strutture molecolari utilizzando informazioni provenienti da modelli di diffrazione elettronica. Credito:Lühr et al. ©2016 Società Chimica Americana
(Phys.org)—I ricercatori hanno sviluppato la prima tecnica di imaging in grado di vedere chiaramente all'interno delle strutture molecolari, e l'hanno usato per creare ologrammi 3D delle disposizioni atomiche all'interno di queste strutture. Prima di adesso, tecniche di imaging affidabili (ad esempio, scansione microscopia a effetto tunnel) potrebbe scansionare solo le superfici delle molecole. La capacità di scrutare in profondità all'interno di una struttura molecolare e vedere tutti i singoli atomi sarà essenziale per lo sviluppo di nuovi materiali e la comprensione delle loro proprietà fisiche e chimiche uniche.
I ricercatori, Tobias Luhr et al. , hanno pubblicato un articolo sulla nuova tecnica di imaging in un recente numero di Nano lettere .
Fino ad ora, non esisteva un metodo diretto in grado di vedere l'interno di piccole molecole:l'esatta disposizione degli atomi nella maggior parte delle molecole poteva essere studiata solo indirettamente o prevista teoricamente. Questa mancanza di informazioni sperimentali ha posto un problema, perché per comprendere la relazione tra la struttura di una molecola e le sue proprietà, gli scienziati hanno bisogno di conoscere la precisa disposizione atomica.
In precedenza, i ricercatori hanno tentato di visualizzare le strutture molecolari utilizzando tecniche olografiche, ma queste immagini soffrivano di gravi artefatti, e anche le migliori immagini potrebbero accedere a non più di 10 atomi.
Il nuovo metodo di imaging olografico migliora notevolmente i metodi precedenti:elimina quasi completamente gli artefatti dell'immagine, ha la capacità di immaginare migliaia di atomi, e può anche distinguere tra diversi tipi di atomi. I ricercatori hanno dimostrato la tecnica creando ologrammi 3D di pirite (FeS 2 ).
Il metodo dell'olografia funziona disperdendo le onde degli elettroni dagli atomi di una molecola. L'interferenza tra le onde di elettroni emesse e diffuse crea modelli di diffrazione. Queste informazioni vengono quindi utilizzate per ricostruire immagini olografiche 3D che mostrano le vere posizioni degli atomi.
Una delle chiavi per ottenere prestazioni migliorate era utilizzare onde elettroniche a energie molto più elevate rispetto a prima (diverse migliaia di elettronvolt rispetto a poche centinaia). Le onde di elettroni a energia più elevata possono essere confinate all'interno di una regione a forma di cono invece di diffondersi come le onde di elettroni a energia inferiore, che riduce la dispersione e sopprime gli artefatti indesiderati.
Sebbene un singolo modello di diffrazione realizzato da onde di elettroni ad alta energia possa fornire un'immagine affidabile, i ricercatori hanno ulteriormente migliorato la qualità dell'immagine calcolando la media e sovrapponendo circa 20 immagini ricostruite, che sopprime il rumore di fondo.
I ricercatori prevedono che, mostrando chiaramente le posizioni degli atomi sotto la superficie, il nuovo metodo integrerà le tecniche di imaging di superficie e si rivelerà utile per la ricerca futura.
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