Το 2018, οι ερευνητές του Cornell είχαν κατασκευάσει έναν ανιχνευτή ο οποίος, σε συνδυασμό με μια διαδικασία που ονομάζεται πτυχογραφία, έκανε παγκόσμιο ρεκόρ τριπλασιάζοντας την ανάλυση ενός υπερσύγχρονου μικροσκοπίου ηλεκτρονίων. Παρά την επιτυχία της αυτή η μέθοδος είχε μια αδυναμία. Δούλευε μόνο για εξαιρετικά λεπτά δείγματα, πάχους μερικών μόνο ατόμων. Οτιδήποτε παχύτερο χειροτέρευε την διακριτική ικανότητα.
Πριν από λίγες μέρες οι ερευνητές Zhen Chen et al δημοσίευσαν την εργασία τους με τίτλο “Electron Ptychography Achieves Atomic-Resolution Limits Set by Lattice Vibrations” όπου περιγράφουν πως πέτυχαν το δικό τους ρεκόρ αυξάνοντας κι άλλο την ανάλυση του μικροσκοπίου ξεπερνώντας τις προηγούμενες αδυναμίες. Η ανάλυση είναι τόσο βελτιωμένη, ώστε η μόνη ασάφεια στην εικόνα οφείλεται στην θερμική κίνηση των ατόμων! Θα μπορούσε να πει κανείς πως η μέθοδος αυτή μετράει τις θερμικές ταχύτητες των ατόμων.
Στο ένθετο δεξιά βλέπουμε το μοριακό μοντέλο του PrScO3. Η λευκή γραμμή κλίμακας αντιπροσωπεύει μήκος 2 Å.
Αν τα άτομα είχαν μεγαλύτερη μάζα η ταχύτητα των θερμικών ταλαντώσεων θα ήταν μικρότερη και η ανάλυση της εικόνας πολύ καλύτερη. Ελαττώνοντας κι άλλο την θερμοκρασία του δείγματος, φτάνοντας σε θερμοκρασίες κοντά στο απόλυτο μηδέν, τα άτομα εξακολουθούν να έχουν κβαντικές διακυμάνσεις, οπότε η βελτίωση δεν θα ήταν πολύ μεγάλη.
Η μορφή της ηλεκτρονικής πτυχογραφίας που χρησιμοποίησαν οι ερευνητές θα τους επιτρέψει να κάνουν τρισδιάστατη απεικόνιση μεμονωμένων ατόμων, να εντοπίζουν άτομα προσμείξεων, να τα απεικονίζουν και να μελετούν τις ταλαντώσεις τους. Όλα αυτά θα ήταν πολύ χρήσιμα στην απεικόνιση ημιαγωγών, καταλυτών, κβαντικών υλικών – συμπεριλαμβανομένων αυτών που χρησιμοποιούνται στους κβαντικούς υπολογιστές – και γενικότερα στην επιστήμη υλικών. Η εν λόγω μέθοδος απεικόνισης θα μπορούσε επίσης να εφαρμοστεί σε βιολογικά κύτταρα ή ιστούς ή ακόμη και στις συνδέσεις συνάψεων στον εγκέφαλο.
