Ученые раскрыли механизм обмена электронными зарядами в молекулах
Москва, 10:19, 15 Окт 2019, редакция FTimes.ru, автор Евгения Ковалева.
Исследователи из Калифорнийского университета Ирвина разработали новый метод сканирующей просвечивающей электронной микроскопии, позволяющий визуализировать плотность электрического заряда в материалах с суб-ангстремным разрешением.
Техника дала возможность наблюдать распределение электронов между атомами и молекулами, раскрывая природу ферроэлектрических свойств, сообщает phys.org. Выводы исследования опубликованы в журнале Nature. Статья также описывает механизм передачи заряда между двумя материалами.
«Метод является улучшенной версией электронной микроскопии – от распознавания атомов к визуализации электронов. Он поможет изготовить новые материалы с нужными свойствами и функциональностью», — сказал профессор Сяоцин Пан.
Команда получила двумерное растровое изображение дифракционных структур целевых регионов образца. Они формируют 4D-картинку. Двумерные дифракционные схемы сочетаются с плоскими участками сканирования.
«Микроскоп позволяет создавать электронный зонд, размером 0,6 ангстрем. Высокоскоростная камера с угловым разрешением обеспечивает 4D-изображения с разрешением 512х512 пикселей – более 300 кадров в секунду, — сказал Пан. – Используя технику, мы можем видеть распределение зарядов между атомами в 2 разных перовскитных оксидах, неполярном титанате стронция и ферроэлектрическом феррите висмута».
Метод упрощает анализ наноструктур, для которых не подходят рентгеновские или дифракционные инструменты.
«Теоретически, определить параметры материалов можно сканирующей электронной микроскопией. Проходя образец, луч взаимодействует с внутренним электрическим полем. В результате меняется его отраженный момент в дифракционной волне. Измеряя ее колебания, можно определить плотность заряда», — сказал Пан.
Специалист добавил, что эксперименты с техникой ранее были безуспешными.
«Результаты наших опытов соответствуют теоретическим расчетам, — сказал ведущий автор Вэньпэй Гао. – Изучение зоны контакта ферроэлектрического феррита висмута и изолирующего титаната стронция показало, как границу пересекает висмут. В результате она получает лишние электроны, занимающие полосу, толщиной менее 1 нм».
Проект предоставляет ученым новые инструменты для оценки структур, дефектов и зон контакта функциональных материалов, наноустройств.
