В США создали революционный сканирующий просвечивающий электронный микроскоп. Он имеет энергетическое разрешение в 200 раз выше, чем у прежних моделей.

Прибор разработан, чтобы учёные могли изучать структуру материала, его химический состав и поведение электронов с недоступной ранее детализацией. Все эти три параметра можно будет оценивать одновременно. Новый микроскоп устраняет разрыв между электронной микроскопией и синхротронными рентгеновскими установками.

Прибор принёс в мир технологий четыре новшества. В частности, это пара детекторов вторичных электронов. Они одновременно дают изображения верхней и нижней поверхностей образца с детализацией на уровне атомов.

Изображение: Gemini

Эта возможность будет востребована при исследованиях катализаторов, которые запускают химические реакции для преобразования и хранения энергии. Анализ их поверхности позволит создавать более эффективные батареи.

Также новый микроскоп совершенствует спектроскопию потерь энергии электронов (EELS). Этот метод призван измерять потерю энергии электронами, когда они проходят сквозь материал. Также представлена оптическая система с пятикратным расширением диапазона измеряемой энергии. Эти измерения помогают в анализе степеней окисления и химических связей.

Другим большим прорывом является система энергетической фильтрации микроскопа. Именно она обеспечивает прирост разрешения по энергии в 200 раз. Исследователи смогут оценивать фононы, магноны, плазмоны и другие электронные возбуждения.

Микроскоп работает при напряжении 20 килоэлектронвольт (кэВ) вместо 100–300 кэВ. Это снижает вероятность повреждения чрезвычайно чувствительных материалов и обеспечивает получение изображений на атомном уровне. В результате станет доступно изучение двумерных квантовых материалов толщиной в один атом.

За дистанционное управление отвечает ПО на основе Python. В будущем возможно появление автономной микроскопии с применением машинного обучения и увеличением эффективности исследований.