Иллюстрация: Shihao Zang, NYU
Исследователи из Нью-Йоркского университета разработали способ визуализации для изучения внутренней структуры кристаллов. Технология «Crystal Clear» сочетает использование прозрачных частиц и микроскопов с лазерами, чтобы строить трехмерные модели, отображая каждый элемент кристаллической решетки.
При изучении кристаллов ученые анализируют структуры, состоящие не из атомов, а из коллоидных частиц — крошечных сфер. Это частицы диаметром около 1 мкм намного крупнее атомов, и поэтому их легче увидеть под микроскопом. Для анализа исследователи разработали прозрачные коллоидные частицы и добавили молекулы красителя, чтобы пометить их.
Коллоидные частицы можно изучать под микроскопом, но традиционные методы наблюдения отображают только внешние поверхности сформированных такими частицами кристаллов. Чтобы заглянуть внутрь, исследователи использовали конфокальную микроскопию: метод, в котором лазерный луч сканирует материал, вызывая целенаправленную флуоресценцию молекул красителя.
Проникая сквозь прозрачные частицы, лазерный луч сканирует каждую двумерную плоскость кристалла. Объединяя снимки, исследователи формируют трехмерную цифровую модель и могут определить местоположение каждой частицы. Модели можно вращать, разрезать на части и разбирать, чтобы заглянуть внутрь кристаллов и увидеть любые дефекты.
Расположение атомов и дефектов в решетке определяет уникальные свойства кристаллов. Например, азотные вакансии в алмазах используют для квантовых вычислений. Понимая как формируются, растут и меняются такие материалы, исследователи хотят научиться создавать более совершенные кристаллы для различных практических задач.
Источник: «Хайтек»
