Цялата нормална материя във Вселената е съставена от миниатюрни градивни елементи, които са твърде малки, за да се видят с просто око. Но ние, хората, няма да позволим физическите ограничения на очите ни да ни попречат да гледаме нещата, които искаме да видим, нали?

Снимката, която виждате по-долу, е направена през 2021 г. от екип, ръководен от физика Жен Чен, който преди това е работил в университета „Корнел“, а сега е в Китайската академия на науките. Тези точки са атомите в кристалната решетка на парче празеодимов ортоскандат (PrScO3) при увеличение от 100 милиона.

Единствената причина, поради която изображението изглежда малко размито по краищата, не е слабата разделителна способност, а защото атомите не спират да се движат, което води до малко термично размазване на движението.

Независимо от това колко добра е технологията, тази рекордна разделителна способност едва ли някога ще бъде надмината. Това е така, защото има граница на разделителната способност, която можем да постигнем в тези атомни мащаби, и това е почти всичко.

„Това не е просто нов рекорд“, казва физикът Дейвид Мюлер от университета Корнел, когато резултатите на екипа му са публикувани в Science.

„Достигнат е режим, който на практика ще бъде крайна граница за резолюцията. По принцип вече можем да разберем къде се намират атомите по много лесен начин. Това открива много нови възможности за измерване на неща, които искахме да направим от много дълго време.“

Това постижение е дело на върха на технологията за атомно изобразяване, техника, наречена птихография.

Птихографията всъщност не е техника за директно изобразяване, а вид интерферометрия. Това е генериране на изображение от интерференчни модели. Електроните бяха изстреляни към образец от празеодимов ортоскандат; когато тези електрони попаднаха върху атомите в материала, те се отбиват от тях.

Чрез измерване на моделите на отразяване или разсейване на тези електрони при движението на лъча системата за изображения може да генерира изображение на това, от което електроните се отразяват.

Тъй като празеодимовият ортоскандат е съединение, това, което виждате тук, са три различни вида атоми. Двойките светли петна, свързани помежду си, са празеодим. Единичните ярки петна са скандий, a слабите червени петна са кислород. Всички тези атоми са свързани помежду си, за да образуват чистия, съвършен кристал, изобразен от Чен и колегите му.

Пробивът в атомното изобразяване има значение и приложения за физиката и инженерството, като ни предоставя великолепната възможност да изучаваме атомни структури с висока разделителна способност и в три измерения. Можем да използваме това за всичко - от материалознанието до квантовите комуникации.

„Искаме да прилагаме това във всичко, което правим“, казва Мюлер. „Досега всички носехме много лоши очила, a сега всъщност имаме наистина добър чифт. Защо да не искате да свалите старите очила, да сложите новите и да ги използвате през цялото време?“

Снимка: Unsplash/Cornell University

Виж още: X на Илон Мъск работи върху собствена версия на Zoom