ZNANSTVENICI su objavili do sada najdetaljniju snimku, odnosno u najvećoj rezoluciji, pojedinačnog atoma i time oborili rekord iz 2018. godine.

David Muller sa Sveučilišta Cornell u New Yorku i njegovi kolege snimili su ovu nevjerojatnu fotografiju koristeći se ptihografijom, računalnom metodom mikroskopskog snimanja tijekom koje su x-zrakama gađali kristal PrScO3, a zatim na temelju kutova razbacanih elektrona vizualizirali oblike atoma iz kojih su oni raspršeni.

Zašto ne možemo vidjeti atom?

Kao što se odmah primjećuje, ova se snimka uvelike razlikuje od klasičnog prikaza atoma koji smo viđali u svojim srednjoškolskim udžbenicima. Slika jezgre oko koje se vrte (orbitiraju) elektroni samo je ilustracija onoga što se događa. Znanstvenici su za sada uspjeli snimiti atome samo kao "kuglice".

Naime, vidljiva svjetlost nije dobar alat za gledanje atoma jer je njezina valna duljina puno veća od samih atoma. Da bi se oblik mogao jasno vidjeti, on mora biti veći od valne duljine svjetlosti. Dakle, iako atomi mogu odražavati vidljivu svjetlost, s obzirom na to da su manji od nje, mi vidimo samo nešto što nalikuje na mutnu točku. Za precizniju snimku malenog atoma potrebni su posebni mikroskopi i posebne tehnike snimanja - poput ptihografije.

Prijašnju najdetaljniju snimku atoma (slika dolje) također su objavili znanstvenici s Cornella, odnosno Muller i njegovi kolege, te je ta fotografija ušla u Guinnessovu knjiga rekorda kao mikroskopska snimka najveće rezolucije.

Uskoro još oštrija snimka?

Nova snimka ima dvostruko veću rezoluciju od one iz 2018.

"Ključni preokret je bio taj što smo smislili način da razmrsimo to višestruko raspršivanje, što je problem star 80 godina. Dakle, 80 godina nismo imali rješenje za to, a sada smo s nekoliko vrlo pametnih algoritama, koje su razvili naši kolege, a koji su kasnije modificirani za raspršivanje elektrona, uspjeli raspetljati višestruko raspršivanje", kazao je Muller za New Scientist.

"Možemo postići još nešto bolji rezultat ako smanjimo temperaturu uzorka. Kada ohladite uzorak, atomi slabije podrhtavaju", dodao je.

Dakle, znanstvenici bi uskoro mogli postići novi rekord korištenjem materijala od težih atoma, koji slabije podrhtavaju, ili hlađenjem uzorka. No čak i pri nultoj temperaturi atomi i dalje imaju kvantne fluktuacije, tako da je pitanje do koje se mjere rezolucija može poboljšati.

Kvantna fluktuacija (kvantna fluktuacija vakuuma) pojava je konstantnog stvaranja i nestajanja mikroskopskih parova čestica i antičestica u vakuumu. Parovi čestica i antičestica po nastanku se ubrzo međusobno poništavaju i nestaju, a što je veća energija/masa nastalih parova, to oni brže nestaju.

Istraživanje naziva Electron Ptychography Achieves Atomic-Resolution Limits Set by Lattice Vibrations objavljeno je u časopisu Science.