Автор AZoNano Mar 26 2021

В нанометрическом масштабе (одна миллиардная метра) материалы могут обладать новыми свойствами. Французская команда вместе с австрийской недавно сделали важный шаг вперед, впервые отобразив одно из этих свойств в 3D.

Представьте себе куб, на который свет проецируется фонариком. Куб определенным образом отражает свет, поэтому простое вращение куба или перемещение фонарика позволяет изучить каждый аспект и получить информацию о его структуре.

А теперь представьте, что этот куб имеет высоту всего в несколько атомов, что свет можно обнаружить только в инфракрасном диапазоне, а фонарик – это луч микроскопа.

Как исследовать каждую из сторон куба – на этот вопрос недавно ответили ученые из CNRS, l'Université Paris-Saclay, Университета Граца и Технологического университета Граца (Австрия), создав первые трехмерные изображения. изображение структуры инфракрасного света вблизи нанокуба. Их результаты будут опубликованы 26 марта 2021 года в Science .

В электронной микроскопии для освещения образца и создания увеличенного изображения используется электронный луч. Он также обеспечивает более полные измерения физических свойств с непревзойденным пространственным разрешением, позволяющим даже визуализировать отдельные атомы.

Chromatem, специализированный прибор для спектроскопии, созданный командой Equipex Tempos, является одним из микроскопов нового поколения. Он исследует оптические, механические и магнитные свойства вещества с очень высоким разрешением, которое сопоставимо только с тремя другими микроскопами в мире.

Ученые из CNRS и l'Université Paris-Saclay, работающие в Лаборатории физики твердого тела (CNRS / Université Paris-Saclay), вместе со своими коллегами из Университета Граца и Технологического университета Граца (Австрия) использовали Chromatem для исследования нанокристалла оксида магния. Вибрация его атомов создает электромагнитное поле, которое можно обнаружить только в среднем инфракрасном диапазоне.

Когда электроны, испускаемые микроскопом, косвенно сталкиваются с этим электромагнитным полем, они теряют энергию. Измеряя эту потерю энергии, становится возможным вывести очертания электромагнитного поля, окружающего кристалл.

Проблема в том, что этот тип микроскопии может предоставлять изображения только в 2D, поэтому возникает вопрос, как визуализировать все углы, края и стороны куба. Для этого ученые разработали методы реконструкции изображений, которые впервые позволили получить трехмерные изображения поля, окружающего кристалл.

Это в конечном итоге позволит нацеливаться на определенную точку кристалла и, например, проводить локализованный перенос тепла.

Многие другие нанообъекты поглощают инфракрасный свет, например, во время теплопередачи, и теперь можно будет предоставить трехмерные изображения этих передач. Это одно из направлений исследований по оптимизации рассеивания тепла во все более мелких компонентах, используемых в наноэлектронике.

Источник: http://www.cnrs.fr/