Увеличили в 100 млн раз. Ученые впервые получили самые четкие изображения атомов

Ученые из Корнелльского университета (США) сделали самые четкие изображения атомов в истории. Благодаря новым алгоритмам шумоподавления изображения имеют такое высокое разрешение, что они почти достигают максимально возможного предела, сообщает New Atlas

Исследователи получили изображения атомов в кристалле ортоскандата празеодима (PrScO3) с увеличением в 100 миллионов раз. Атомы отчетливо видны как яркие точки, окруженные красными "облаками", которые, по мнению ученых, размываются из-за покачивания самих атомов.

Беспрецедентную четкость изображения удалось получить благодаря методу, известному как электронная птихография, которая работает путем сканирования узоров того, как электроны рассеиваются в заданном материале. Выполняется несколько различных сканирований и прибор фокусируется на том, какие изменения происходят. Это позволяет лучше определять форму объекта, создавшего узор.

Детектор массива пикселей электронного микроскопа (EMPAD), использует размытый луч, чтобы сначала захватить более широкий диапазон данных. Затем это размытие корректируется с помощью ряда алгоритмов, которые восстанавливают данные, в конечном итоге создавая изображение с разрешением в пикометрах или одной тысячной нанометра.

"С помощью этих новых алгоритмов мы теперь можем скорректировать все размытия нашего микроскопа до такой степени, что самый большой фактор размытия, который у нас остался — это то, что сами атомы колеблются, потому что это то, что происходит с атомами при конечной температуре", — говорит Дэвид Мюллер, ведущий автор исследования. "Когда мы говорим о температуре, на самом деле мы измеряем среднюю скорость колебания атомов".

Ученые говорят, что изображения приближаются к физическим пределам для максимально возможного разрешения в этом масштабе. Тем не менее, есть несколько вещей, которые можно сделать, чтобы уменьшить размытость при дрожании — использовать более тяжелые атомы, которые меньше колеблются, или охладить образцы до абсолютного нуля, где это движение прекращается. Но даже тогда квантовые флуктуации все равно будут давать некоторое размытие.

Ученые говорят, что данное открытие можно использовать для более близкого наблюдения за компонентами квантового компьютера.