Posted in | Microscopy | Nanoanalysis

Новый микроскоп может революционизировать наноразмерных изображений

Published on September 20, 2009 at 8:12 PM

Ученые из американского Министерства энергетики (DOE) Брукхейвенской национальной лаборатории в сотрудничестве с исследователями из Hitachi высоких технологий корпорации, продемонстрировали новые электронного микроскопа сканирующего способны селективно изображения отдельных атомов на верхней поверхности образца в то время как во-вторых, одновременное визуализации сигнала показывает, атомы всей глубине образца. Этот новый инструмент, расположенный в Центре Брукхейвенской лаборатории для Функциональные наноматериалы (CFN), значительно расширит возможность ученым, чтобы понять и в конечном счете, контроль химических реакций, таких как катализаторы в установках для преобразования энергии устройства.

Урановые отдельных атомов (в кружке) и малые кристаллиты на углерод поддержки отображаемого одновременно с помощью сканирующей зондовой производить рассеяния вперед через образец (вверху) и обратного рассеяния выходящих из поверхности (снизу). Центр панель показывает наложение двух в красном (навалом) и зеленый (поверхность). Атомы не видел в нижнем изображении находятся на нижней поверхности поддержки.

Документ с описанием работы будут опубликованы в сети 20 сентября 2009, в Nature Materials, наряду с комментариями статье подчеркивая важность развития.

"Наши знания о роли отдельных атомов в нанотехнологии и энергетические исследования во многом зависит от нашей способности визуализировать их, причем не только в натуральном выражении, но и на поверхности, где взаимодействие химических реакций происходят", сказал Брукхейвенской Физик Yimei Чжу, ведущий автор статьи. "Этот новый микроскоп и мы разработали метод позволит нам, в первый раз, чтобы прямо смотреть на атомы на верхней поверхности и в объеме образца одновременно выявить их расположение атомов и связей государств. Эта информация поможет нам определить активных центров и функций материалов на наноуровне размеры для широкого спектра приложений, таких как преобразование тепла отходов или химическую энергию в электричество. "

Как и во всех сканирующих микроскопов электрона, новые зонды инструмент образца с электронным пучком сфокусирован в крошечном месте и определяет так называемые вторичные электроны, испускаемые образца выявить его структуру поверхности и топографию. Хотя эта техника была рабочая лошадка поверхности изображений в промышленных и научных лабораторий, на протяжении десятилетий, ее резолюции оставило желать лучшего из-за несовершенной фокусировки из-за объектив аберраций.

Использование недавно разработанной сферической аберрации корректор, новый инструмент корректирует эти искажения, чтобы создать меньший зонд со значительно более высокой яркости.

"Эффект аналогичен использованию большую диафрагму объектива на камеру", сказал Джозеф biophysicst стены, давний эксперт в электронной микроскопии в Брукхейвенской лаборатории и соавтор на бумаге. "Он позволяет собирать информацию из большего угла и сосредоточиться на меньшие месте."

Новое устройство также использует специализированные электронной оптики для канала вторичных электронов, испускаемых до детектора. В результате четырехкратное повышение разрешение до уровня ниже одной десятой нанометра - и таким образом, способность изображения отдельных атомов.

Дополнительные детекторы, расположенные ниже образца, обнаружения электронов прошедшего через образец, показывая подробные сведения о всей структуре в тот миг "затвора" привязываются к записи каждого пикселя поверхности изображения. Это одновременное изображения позволяет ученым сопоставить информацию в два изображения, чтобы точно понять, что происходит на поверхности и во всем образце, в то же время.

"Имея информацию о структуре поверхности и объемных образцов в то же время позволит исследователям определить, как лучше поверхностных и объемных атомов работать вместе, например, в каталитической реакции", сказал Чжу. Улучшенное разрешение и комбинированные возможности визуализации также выявить особенности, такие как небольшие изменения в составе и расположении примесей, которые могут иметь большое влияние на функцию.

"Важным компонентом данного исследования было выбора испытательного образца, изолированных атомов урана на тонкую подложку углерода, где изображение может быть истолковано количественно, чтобы исключить другие возможные интерпретации," Wall прокомментировал.

Из-за его повышенной чувствительности, новый микроскоп должны быть изолированы от ряда экологических эффектов, таких как колебания температуры, механические вибрации и электромагнитных полей. Даже малейшее дуновение воздуха может привести к искажениям в изображениях.

К счастью CFN был построен с этим потребности в виду. Температура регулируется с точностью до трех сотых градуса по Фаренгейту в течение 24-часового периода; амортизатора типа плит изолировать помещение от грохота проходящих грузовых и дальних хлопанье дверей; слоях тяжелые двери держать даже тонкие вибрации вон, и воздушного охлаждения панелей заменить типичные отверстия потолка для устранения воздушного потока.

"Здание действительно машиностроительной шедевр", сказал Чжу. "Этот микроскоп не будет работать вообще без этих сложных систем." Развитие микроскопом было профинансировано Управлением фундаментальных наук энергии в офис МЭ наук.

Last Update: 3. October 2011 23:34

Tell Us What You Think

Do you have a review, update or anything you would like to add to this news story?

Leave your feedback
Submit