Vedcom padla sánka: Prekonali posledný veľký limit optiky a nazreli priamo do sveta atómov
Vedci po rokoch výskumu prekonali hranice optického mikroskopovania spôsobom, ktorý bol dlho považovaný za nemožný. Optika, ktorá umožňuje vidieť jednotlivé atómy, už nie je víziou sci-fi, ale realitou vďaka prelomovej technike ULA-SNOM, čo znamená ultralow tip oscillation amplitude scattering-type scanning near-field optical microscopy. Ide o metódu, pri ktorej sa špeciálne tvarovaný strieborný hrot pohybuje nad povrchom materiálu s amplitúdou len 0,5 až 1 nanometer, teda v mierke niekoľkých atómov.
Dostaň Fontech do svojich Google odporúčaní
Pridať ako preferovaný zdroj Fontech, odkaz sa otvorí v novom okneKľúčom k prekonaniu tzv. difrakčného limitu, ktorý tradičným optickým mikroskopom bránil rozlíšiť objekty menšie ako 200 nanometrov, bolo vytvorenie systému s extrémne presným riadením pohybu. Celý experiment prebiehal vo vákuovej komore pri teplote 8 Kelvinov, čo je -265 °C. Kryogénne podmienky eliminovali vibrácie aj kontamináciu. Mikroskop tak dokázal zachytiť svetelnú interakciu s jednotlivými atómami s vysokou presnosťou. Na tému upozornil Interesting Engineering.
Takto detailný obraz vedci ešte nevideli
Základom ULA-SNOM je upravená verzia existujúcej techniky s názvom s-SNOM, pri ktorej sa kovový hrot osvetľuje laserom a následne skenuje po povrchu materiálu. Svetlo rozptýlené z povrchu vytvára vzory, ktoré zobrazujú nanoskopické detaily. Bežné s-SNOM zariadenia však dosahujú rozlíšenie len 10 až 100 nanometrov, čo nestačí na zobrazenie atómových štruktúr. Nová technológia s extrémne malou osciláciou hrotu túto hranicu prekonala.

Použitý hrot bol vyrobený zo starostlivo lešteného striebra a tvarovaný iónovým lúčom tak, aby mal hladký a stabilný povrch. Do hrotu smeroval červený laser s vlnovou dĺžkou 633 nanometrov a výkonom 6 miliwattov. Laser vytváral plazmónovú dutinu, teda drobnú svetelnú kapsulu o objeme len jedného kubického nanometra. Táto kapsula slúžila ako kontakt medzi svetlom a atómami materiálu, čo umožnilo presnú detekciu svetelných interakcií.
Vedci navyše využili metódu samo-homodynovej detekcie, ktorá pomohla odstrániť šum a zlepšiť kvalitu signálu. Výsledný mikroskopický systém dokázal zaznamenať nielen optické informácie, ale zároveň aj meral elektrickú vodivosť a mechanické vlastnosti skúmaného materiálu pomocou integrovaných prvkov skenujúcej tunelovacej mikroskopie a atómovej silovej mikroskopie.
Obrazy s detailmi až na úrovni atómu
Pri testovaní tejto technológie vedci zobrazili ostrovčeky kremíka s hrúbkou jedného atómu, uložené na striebornej podložke. Mikroskop jasne ukázal hranicu medzi kremíkom a striebrom. Zaznamenal aj to, ako sa tieto materiály opticky líšia. Štvrtý harmonický frekvenčného spektra bol obzvlášť citlivý na rozdiely medzi nimi, čo umožnilo získať najostrejší obraz.
Pri porovnaní s tradičným STM zariadením, ktoré je štandardom pre zobrazovanie atómových štruktúr, vedci zistili, že rozlíšenie ULA-SNOM bolo takmer identické. STM dosiahlo 0,9 nanometra, zatiaľ čo nový optický mikroskop zobrazil detaily s presnosťou približne 1 nanometer.
Tento prelom otvára cestu k novým objavom v elektronike, kvantových materiáloch aj vývoji efektívnejších solárnych článkov. Pozorovanie správania svetla pri kontakte s jednotlivými atómami umožňuje navrhovať nanoštruktúry s presne definovanými vlastnosťami. Ide o revolučný krok, ktorý zásadne mení možnosti optického zobrazovania na atómovej úrovni.
Čítajte viac z kategórie: Novinky
Ďakujeme, že čítaš Fontech. V prípade, že máš postreh alebo si našiel v článku chybu, napíš nám na redakcia@fontech.sk.
Teraz čítajú

Číňania posunuli hranice elektromobility. Ich nový pohon dokáže niečo, čo bežný motor nezvládne

Prekvapivé zistenia vedcov: V obľúbenom nápoji Slovákov našli vážnu neviditeľnú hrozbu

K Zemi sa rúti obrovská družica. Po 22 rokoch ju čaká dramatický koniec, záchrana zlyhala

Slováci robia pri kúrení zbytočné chyby. Pozri si jednoduché tipy, ako znížiť účty za energie

Nový akčný film práve dorazil online aj s dabingom. Svet v ňom ovládli monštrá
NAJČÍTANEJŠIE ZO STARTITUP

Odchod starostu vyjde obec na 28-tisíc eur. Odstupné môže dosiahnuť päť platov
PREMIUMHypotéky môžu v roku 2027 zvýšiť výdavky, na pohreb je 1 000 eur málo (TÝŽDENNÝ VÝBER)

Štát ponúka Slovákom na digitálny kurz až 1 500 eur: Žiadať môžu aj zamestnaní

Na Slovensko prichádza ochladenie: V dolinách môže byť až −5 °C (PREDPOVEĎ)

Slovenský hrad je na predaj: Ponúka 4 luxusné apartmány aj kaplnku, na obnovu išlo približne 10 miliónov eur
- 24 hod
- 48 hod
- 7 dní
-
- Slovenskí vedci sú blízko k vyriešeniu drahého problému energetiky. Pomôcť má materiál tenší než vlas
- Číňania majú ďalší automobilový megahit. Predali 300 000 kusov jediného SUV a prekonali rekord
- EÚ zverejnila mapu budúcich klimatických rizík. Tieto časti Slovenska dopadnú najhoršie
- Nový akčný film práve dorazil online aj s dabingom. Svet v ňom ovládli monštrá
- Porušia 30-ročnú tradíciu. Japonská automobilka sa kvôli Číne rozhodla k historickému kroku
-
- Majú voňať, namiesto toho ničia pľúca. Vedci varujú pred tichým zabijakom ovzdušia v dome
- EÚ zverejnila mapu budúcich klimatických rizík. Tieto časti Slovenska dopadnú najhoršie
- Číňania majú ďalší automobilový megahit. Predali 300 000 kusov jediného SUV a prekonali rekord
- Slovenskí vedci sú blízko k vyriešeniu drahého problému energetiky. Pomôcť má materiál tenší než vlas
- Porušia 30-ročnú tradíciu. Japonská automobilka sa kvôli Číne rozhodla k historickému kroku
-
- Vedci vytvorili motor, aký svet ešte nevidel. 2000-ročný vynález zvýšil elektrický prúd až 100-násobne
- Majú voňať, namiesto toho ničia pľúca. Vedci varujú pred tichým zabijakom ovzdušia v dome
- Nemci riešia bezpečnostnú nočnú moru elektromobilov. Po Volkswagene zasiahla aj Audi
- EÚ zverejnila mapu budúcich klimatických rizík. Tieto časti Slovenska dopadnú najhoršie
- Nové sci-fi konečne dorazilo online. Stojí za ním tvorca Gladiátora
Volkswagen prepustí až 100-tisíc ľudí. Z Nemecka napriek tomu zazneli prekvapivé slová
Európa čakala veľký solárny prepad. Zatmenie ukázalo, prečo veľké číslo pre Slovensko neplatilo
Výrobcom počítačov a mobilov končí obľúbený trik. EÚ prísne skoncuje s falošnou ekológiou
Má stáť zelená energia 120 eur za MWh? ÚRSO označil zelenú energiu za drahý omyl, pravda je iná
Európa chcela odstrihnúť Putina, deje sa však opak. Dovoz ruského LNG prudko vzrástol
USA chystajú vesmírny štít za 160 miliárd eur. Prvý ostrý zásah príde v roku 2029
Mochovce dosiahli kľúčový míľnik. Štvrtý blok už rozbehol jadrovú reakciu
NAJČÍTANEJŠIE ZO STARTITUP

Odchod starostu vyjde obec na 28-tisíc eur. Odstupné môže dosiahnuť päť platov
PREMIUMHypotéky môžu v roku 2027 zvýšiť výdavky, na pohreb je 1 000 eur málo (TÝŽDENNÝ VÝBER)

Štát ponúka Slovákom na digitálny kurz až 1 500 eur: Žiadať môžu aj zamestnaní

Na Slovensko prichádza ochladenie: V dolinách môže byť až −5 °C (PREDPOVEĎ)

