NanoTrade

Představte si kostku, na kterou je světlo promítáno baterkou.

Kostka odráží světlo určitým způsobem, takže jednoduché otáčení krychle nebo pohyb baterky umožňuje prozkoumat každý aspekt a odvodit informace o jeho struktuře. Nyní si představte, že tato krychle je jen několik atomů vysoká, že světlo je detekovatelné pouze v infračerveném oboru a že baterka je paprsek z mikroskopu. Jak postupovat při zkoumání každé ze stran krychle? To je otázka, na kterou nedávno odpověděli vědci z CNRS, l'Université Paris-Saclay, University of Graz a Graz University of Technology (Rakousko) generováním prvního 3D obrazu struktury infračerveného světla v blízkosti nanotruby. Jejich výsledky budou zveřejněny 26. března 2021 v časopise Science.

Elektronová mikroskopie používá elektronový paprsek k osvětlení vzorku a vytvoření zvětšeného obrazu. Poskytuje také úplnější měření fyzikálních vlastností s bezkonkurenčním prostorovým rozlišením, které může dokonce vizualizovat jednotlivé atomy. Chromatem, specializovaný přístroj týmu Equipex Tempos pro spektroskopii, je jedním z těchto mikroskopů nové generace. Zkoumá optické, mechanické a magnetické vlastnosti hmoty s velmi vysokým rozlišením, které je srovnatelné pouze se třemi dalšími mikroskopy na světě.

Vědci z CNRS a l'Université Paris-Saclay pracující v Laboratoři fyziky pevných států (CNRS / Université Paris-Saclay) spolu se svými kolegy z University of Graz a Graz University of Technology (Rakousko) použili Chromatem ke studiu nanokrystalu oxidu hořečnatého. Vibrace jeho atomů vytváří elektromagnetické pole, které může být detekováno pouze ve středním infračerveném rozsahu. Když se elektrony emitované mikroskopem nepřímo setkají s tímto elektromagnetickým polem, ztrácejí energii. Měřením této ztráty energie je možné odvodit obrysy elektromagnetického pole obklopujícího krystal.

Problém je v tom, že tento typ mikroskopie může poskytovat obrazy pouze ve 2D, což vyvolává otázku, jak vizualizovat všechny rohy, hrany a strany krychle. Za tímto účelem vědci vyvinuli techniky rekonstrukce obrazu, které poprvé generovaly 3D obrazy pole obklopujícího krystal. To nakonec umožní zaměřit se na konkrétní bod na krystalu a provádět například lokalizované přenosy tepla.

Mnoho dalších nano-objektů absorbuje infračervené světlo, například během přenosu tepla, a nyní bude možné poskytovat 3D obrazy těchto přenosů. Jedná se o jednu z cest zkoumání pro optimalizaci odvodu teplave stále menších součástech používaných v nanoelektronice.

Zdroj: phys.org   Picture: G. Habelferner, University of Graz