Los científicos han fotografiado átomos con una resolución estándar. Esta es una oportunidad para desarrollar nuevas tecnologías.

Los científicos han fotografiado átomos con una resolución estándar.  Esta es una oportunidad para desarrollar nuevas tecnologías.

  • Para superar las limitaciones de los microscopios ópticos, puede reemplazar el haz de luz con un haz de electrones. Así es como se llama microscopio electrónico.
  • El equipo de la Universidad de Cornell utilizó un método computacional avanzado llamado mapeo de letras
  • Esto llevó a fotografiar una muestra a escala de un solo átomo, que se ingresó en el Libro Guinness de los Récords en 2018.
  • La investigación actual publicada en la revista “Science” mejora el resultado obtenido entonces, ya que permite obtener imágenes de una muestra del material de 30 a 50 nanómetros de ancho con resolución atómica.
  • El método utilizado aquí será de gran importancia para el desarrollo de tecnologías modernas, incluida la construcción de circuitos electrónicos a escala atómica.
  • Puede encontrar más información de este tipo en la página de inicio de Onet.pl

Un microscopio es un dispositivo que amplía la imagen de cosas muy pequeñas. Gracias a esto, permite el estudio directo del micromundo. Pero los microscopios ópticos convencionales tienen sus limitaciones. El principio de funcionamiento de un microscopio óptico se basa en la llamada aproximación de la óptica geométrica. Aproximadamente en este punto, los pulsos de luz siguen caminos fijos llamados rayos de luz. Son estos rayos los que se doblan en elementos ópticos como lentes, por ejemplo. Todos los estudiantes que dibujan muchos de estos rayos de luz refractados en diferentes tipos de lentes en las lecciones de física se dan cuenta de esto y recrean imágenes de objetos simples sobre esta base.

Sin embargo, la luz es de naturaleza ondulatoria. Si consideramos una escala de distancia similar a la longitud de onda, entonces la aproximación de la óptica geométrica se refracta y la naturaleza ondulatoria de la luz no puede ignorarse. La longitud de onda de la luz amarilla visible es de aproximadamente 570 nm (570 nm para abreviar). Un nanómetro es una mil millonésima parte de un metro. Por lo tanto, los objetos que son más pequeños en relación con la longitud de onda de la luz visible no se pueden ver con un microscopio óptico convencional.

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Para superar las limitaciones de los microscopios ópticos, puede reemplazar el haz de luz con un haz de electrones. Así es como se llama microscopio electrónico. La mecánica cuántica nos enseña que los electrones son partículas llamadas función de onda. Desde el punto de vista de la construcción de microscopios electrónicos, es importante que la longitud de onda de la longitud de onda del electrón sea mucho más corta que la longitud de onda de la luz visible. Por tanto, la resolución de los microscopios electrónicos es mayor que la de los microscopios ópticos. Esto significa que al usar microscopios electrónicos, puede obtener una imagen clara de objetos pequeños que ya no son visibles con un microscopio óptico convencional.

La microscopía electrónica también tiene sus limitaciones. La longitud de onda de la longitud de onda del electrón está relacionada con su energía. Cuanto menor sea la longitud de onda de la función de onda del electrón y, por tanto, cuanto mayor sea la resolución del microscopio, mayor será la energía del haz. En algún momento, la potencia es demasiado alta, lo que conduce a una violación de la muestra de prueba. Para evitar dañar la muestra, reduzca la potencia del paquete. Como resultado, en una escala lo suficientemente pequeña para la muestra probada, debemos tener en cuenta la naturaleza ondulatoria de los electrones. Las ondas pueden atravesar obstáculos en el fenómeno de difracción e interferir con el fenómeno de interferencia. Estos dos fenómenos ópticos oscurecen la imagen en el esquema tradicional de microscopios, en una escala suficientemente pequeña.

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En lugar de luchar contra los efectos inevitables de la difracción y la interferencia, el equipo de la Universidad de Cornell decidió reconstruir la imagen de la muestra examinada basándose en una imagen de interferencia del haz de electrones debidamente preparada. Para ello, utilice un método computacional avanzado llamado pticografía. El uso de este método llevó a la obtención de imágenes de una muestra con una sola escala atómica, que fue ingresada en el Libro Guinness de los Récords en 2018. La investigación actual publicada en la revista “Science” mejora el resultado obtenido en ese momento, permitiendo la obtención de imágenes de una muestra de material con un ancho de 30 a 50 nanómetros con precisión atómica. El método utilizado aquí será de gran importancia para el desarrollo de tecnologías modernas, incluida la construcción de circuitos electrónicos a escala atómica.

El artículo se publicó en colaboración con el portal de circulación, el portal del conocimiento y el portal de participación social como parte de la iniciativa de excelencia del programa estratégico de la Universidad Jagiellonian.

(palma)

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