Електронні мікроскопи є надзвичайно важливим науковим інструментом, особливо в області матеріалознавства. Вчені з Віденського технічного університету вдосконалили даний прилад і створили електронний промінь, що обертається, як торнадо. Вихрові пучки електронів можна використовувати не лише для відображення досліджуваних об'єктів, але і для вивчення властивостей матеріалів у нанометровому масштабі.

У торнадо окремі молекули повітря не обов'язково обертаються навколо своєї осі, але загальне всмоктування всієї маси повітря створює потужний вихор. Обертові електронні пучки поводяться схожим чином, хоча і підпорядковуються насамперед квантовим ефектам. Електрони поводяться як хвилі, і ці квантові хвилі можуть обертатися як торнадо або вода за гвинтом корабля.

Одна з переваг вихрового електронного мікроскопа у тому, що вихор електронів може передавати кутовий момент обертання на об'єкт дослідження. Як відомо кутовий момент електронів у твердих матеріалах тісно пов'язаний з його магнітними властивостями, які дуже важливі для науки.

Електронний промінь проходить крізь екран і перетворюється у вихровий промінь

Перші успіхи у створенні вихрового електронного мікроскопа були досягнуті два роки тому, коли електронний пучок був пропущений крізь крихітну сітку, що розділила пучок на три парціальних промені (один обертався вправо, інший вліво, а третій не обертався).

Тепер розроблено більш досконалий варіант даної технології, який не потребє розділення пучка на три частини. Для цього був створений екран, половина якого покрита шаром нітриду кремнію. Цей шар настільки тонкий, що електрони можуть проникнути у нього практично без поглинання, однак екран приводить до зсуву фаз і за допомогою спеціальних астигматичних лінз ефективно закручує електронний пучок.

Новий мікроскоп створює електронний вихор на порядок потужніший, ніж аналогічний промінь, створений кожною з інших існуючих установок. Вчені з нетерпінням чекають можливості використати вихровий електронний мікроскоп для вивчення магнітних властивостей новітніх наноматеріалів. Також новий інструмент можна застосовувати і в екзотичних дослідженнях, наприклад, обертати з його допомогою окремі молекули, що може знадобитися у розробці матеріалів з особливими властивостями.

Джерело: InfoNova.org.ua

За матеріалами: rnd.cnews.ru