Рекордное разрешение в рентгеновской микроскопии

Дата публикации: 14 декабря 2020

Исследователи установили новый рекорд в рентгеновской микроскопии, - пишет eurekalert.org.

Исследователи из Университета Фридриха-Александра в Эрлангене-Нюрнберге (FAU), Института Пауля Шеррера в Швейцарии и других учреждений в Париже, Гамбурге и Базеле благодаря улучшенным дифракционным линзам и более точному позиционированию образца смогли достичь пространственного разрешения в однозначном нанометровом масштабе. Это новое измерение в прямой визуализации может дать значительный импульс для исследований наноструктур и способствовать дальнейшему развитию солнечных элементов и новых типов магнитных хранилищ данных. Результаты были опубликованы в известном журнале Optica под названием «Мягкая рентгеновская микроскопия с разрешением 7 нм».

Мягкая рентгеновская микроскопия, в которой используются рентгеновские лучи низкой энергии, используется для исследования свойств материалов в наномасштабе. Эта технология может быть использована для определения структуры органических пленок, которые играют важную роль в разработке солнечных элементов и батарей. Он также позволяет наблюдать химические процессы или каталитические реакции частиц. Метод позволяет исследовать так называемую спиновую динамику. Электроны могут не только переносить электрический заряд, но и иметь внутреннее направление вращения, которое может быть использовано для новых типов магнитных хранилищ данных.

ЧИТАЙТЕ БЕСПЛАТНО!  НОВЫЕ КНИГИ, УЧЕБНИКИ И ЖУРНАЛЫ  HTTPS://MSRABOTA.RU/BIBLIOTEKA    

КНИГИ ПО МЕДИЦИНЕ HTTPS://MSRABOTA.RU/BOOKS/CATEGORY/5

Чтобы улучшить исследования этих процессов в будущем, исследователи должны иметь возможность «приближаться» к однозначной нанометровой шкале. Теоретически это возможно с мягким рентгеновским излучением, но до сих пор можно было достичь пространственного разрешения менее 10 нанометров только с помощью методов косвенной визуализации, требующих последующей реконструкции. «Для динамических процессов, таких как химические реакции или взаимодействие магнитных частиц, нам необходимо иметь возможность непосредственно просматривать структуры, - поясняет профессор д-р Райнер Финк с кафедры физической химии II в FAU. - Рентгеновская микроскопия особенно подходит для этого, поскольку ее можно более гибко использовать в магнитных средах, чем, например, электронная микроскопия».

Работая с Институтом Пауля Шеррера и другими учреждениями в Париже, Гамбурге и Базеле, исследователи установили новый рекорд в рентгеновской микроскопии, поскольку им удалось достичь рекордного разрешения 7 нанометров в нескольких различных экспериментах. Этот успех основан в первую очередь не на более мощных источниках рентгеновского излучения, а на улучшении фокуса лучей с помощью дифракционных линз и более точной калибровке тестовых образцов. «Мы оптимизировали размер структуры зонных пластинок Френеля, которые используются для фокусировки рентгеновских лучей, - объясняет Райнер Финк. - Кроме того, мы смогли расположить образцы в устройстве с гораздо более высокой точностью и воспроизвести эту точность». Именно это ограниченное позиционирование и стабильность системы в целом до сих пор не позволяли улучшить разрешение при прямой визуализации.

Примечательно, что это рекордное разрешение было достигнуто не только с помощью специально разработанных тестовых структур, но и в практических приложениях. Например, исследователи изучили ориентацию магнитного поля частиц железа размером от 5 до 20 нанометров с помощью своей новой оптики. Профессор Финк поясняет: «Мы полагаем, что наши результаты будут способствовать дальнейшему развитию исследований в области энергетических материалов и наномагнетизма в частности. Соответствующие размеры структур в этих полях часто ниже текущих пределов разрешения».

 

Источник: www.eurekalert.org

Поделиться: