Ilyet még nem látott 3D-ben

A nanorészecskék atomi szerkezete jeleníthető meg 3D-ben a Los Angeles-i Kaliforniai Egyetem (UCLA) kutatói által kidolgozott módszer segítségével, amelyről a Nature legújabb számában jelent meg tanulmány.

Jianwei (John) Miao, a UCLA fizikaprofesszora kutatócsoportjával pásztázó transzmisszós elektronmikroszkóppal dolgozott. A módszer lényege, hogy a nagy energiájú, keskeny elektronnyalábot 10 nanométer átmérőjű, vagyis a vörösvérsejtnél ezerszer kisebb aranyrészecskén vezetik keresztül. A nanorészecskét aranyatomok tízezrei alkotják, ezek mindegyike körülbelül egymilliószor keskenyebb az emberi haj szélességénél. Az aranyatomoknak az áthaladó elektronnyalábbal való kölcsönhatásából keletkező jeleket, amelyek a nanorészecske belső szerkezetéről tartalmaznak információt, az elektronmikroszkóp detektora érzékeli – olvasható a vizsgálatot ismertető Physorg tudományos hírportálon.

A kutatócsoport arra jött rá, hogy ha 69 különböző szögből végzik a méréseket, a különálló atomoktól származó jeleket a nanorészecske belső szerkezetét tükröző háromdimenziós képpé lehet összedolgozni. Az elektrontomográfiának nevezett eljárás segítségével a UCLA tudósai közvetlenül láthatták a különálló atomokat és egymáshoz való viszonyukat a nanorészecskén belül.

A rendezett, kristályos felépítésű anyagok szerkezetét röntgendiffrakcióval (röntgenkrisztallográfia módszerével) vizsgálják. A természetben fellelhető anyagok túlnyomó többsége azonban nem kristályos szerkezetű. „Eddig nem volt olyan eljárás, amellyel közvetlenül vizsgálhattuk volna a nem kristályos anyagok szerkezetét” – mutatott rá Miao.

Ezeknek az anyagoknak az elemzése viszont rendkívül fontos, hiszen a legkisebb szerkezeti variációk is jelentősen megváltoztathatják elektronikus tulajdonságaikat. „A félvezetők esetében például a belső szerkezet vizsgálatakor kimutathatók rejtett belső áramlatok, amelyek kihathatnak vezetési tulajdonságaikra” – magyarázta a professzor.

A kutatócsoport által vizsgált apró aranygömb a valóságban sok fazettás drágakőre emlékeztet; alsó része kissé ellapult, ahogy a nanorészecske a gigantikus elektronmikroszkóp „tárgylemezén” pihen. Ezek az apró részletek észrevétlenek maradnak hagyományos vizsgálati eljárások során.