กล้องจุลทรรศน์ลิเธียมอะตอมที่ความละเอียด Sub-50pm โดย R005

เพื่อแก้ปัญหาสมัยใหม่ในด้านวัสดุศาสตร์และนาโนเทคโนโลยี กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบแก้ไขความคลาดเคลื่อนให้ผลลัพธ์ที่สมบูรณ์ ซึ่งไม่สามารถทำได้หากไม่มีเทคนิคการแก้ไข ดังนั้น กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบแก้ไขความผิดปรกติ (AC) จึงกลายเป็น "เครื่องมือทั่วไป" ในกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่าน (TEM) และกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่านแบบส่องกราด (STEM) สำหรับการศึกษาวัสดุและสสาร ดังที่ไฟน์แมนและนักวิทยาศาสตร์หลายๆ คนฝันไว้ การถ่ายภาพอะตอมเดี่ยวกลายเป็นความจริงแล้ว แต่การแสดงภาพอะตอมของธาตุแสงแต่ละรายการยังไม่ได้รับการแก้ไข และการระบุตำแหน่งอะตอมแต่ละตัว (ภาพสามมิติ) ในเมทริกซ์ยังไม่ได้รับการถ่ายภาพ STEM ที่แก้ไขความคลาดเคลื่อนสามารถทำให้โพรบอิเล็กตรอนมีความคมเท่ากับขีดจำกัดการเลี้ยวเบนที่ 0.61 / ซึ่งคือความยาวคลื่นของอิเล็กตรอนและมุมกึ่งบรรจบกันของโพรบ ซึ่งค่าสูงสุดถูกกำหนดโดยความคลาดเคลื่อนทางเรขาคณิต เนื่องจากความเข้มที่กระจัดกระจายของอะตอมแต่ละอะตอมในโมเลกุลขึ้นอยู่กับเลขอะตอม (ธาตุแสงจะกระจายด้วยความเข้มน้อยกว่าธาตุหนัก) โพรบที่คมชัดซึ่งเปิดใช้งานโดยการแก้ไขความคลาดเคลื่อนจะช่วยเพิ่มการสร้างภาพอะตอม การพัฒนาทางเทคนิคเพิ่มเติมของตัวแก้ไขความคลาดเคลื่อนสามารถตรวจจับแม้แต่ลิเธียมอะตอมแต่ละตัวในสสาร ซึ่งเป็นสิ่งที่เข้าใจยากสำหรับกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนและเทคนิคการทดลองอื่นๆ ในที่นี้ เรารายงานการพัฒนากล้องจุลทรรศน์แก้ไขความคลาดแบบใหม่* ซึ่งมีความละเอียดต่ำกว่า 50 pm กล้องจุลทรรศน์ที่มีปืนปล่อยสนามเย็น (CFEG) ทำงานที่ 300 keV และสามารถสร้างโพรบอิเล็กตรอน 46 pm ที่มีเซมิแองเกิล 30 mrad กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบใหม่นี้ ซึ่งมีชื่อว่า R005 (ความละเอียดสองเท่าห้า) ช่วยให้เราสามารถตรวจจับอะตอมต่างๆ ลิเธียม คาร์บอน ไนโตรเจน ออกซิเจน ซิลิกอน สารหนู ทองแดง เจอร์เมเนียม ซิลิกอน แกลเลียม ทังสเตน และทองในไฟฟ้ากระแสสลับ การถ่ายภาพ -STEM