Nouveau microscope pour l’examen de l’atome à la plus grande résolution

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Le nouveau microscope examine les atomes avec la plus haute résolution jamais atteinte

Au cours de l’année 2018, des chercheurs de l’université Cornell ont construit un détecteur extrêmement puissant qui a utilisé un processus basé sur un algorithme appelé ptychographie pour tripler la résolution des microscopes électroniques actuels de pointe.

Cette percée a permis d’établir un record de résolution dans le processus. L’inconvénient de cette machine était qu’elle ne fonctionnait qu’avec des échantillons ultrafins de quelques atomes d’épaisseur.

Grâce à un nouveau détecteur à matrice de pixels dans le microscope électronique (EMPAD) qui utilise un algorithme de reconstruction 3D plus raffiné, une nouvelle équipe dirigée par certains des mêmes chercheurs de Cornell a battu leur record de 2018 par un facteur de deux.

Selon les chercheurs du projet, la résolution est si fine que le seul flou restant provient de l’oscillation thermique des atomes dans l’échantillon lui-même. L’équipe de recherche était dirigée par David Mueller, qui affirme que le nouveau microscope ne se contente pas d’établir un nouveau record, mais définit un nouveau régime qui constituera effectivement une limite ultime de résolution.

M. Mueller a déclaré que ce développement ouvre de nombreuses nouvelles possibilités de mesure pour des choses que les scientifiques voulaient faire depuis longtemps. La percée a permis de résoudre un problème de longue date en annulant la diffusion de faisceaux multiples dans l’échantillon, que le scientifique Hans Bethe a définie en 1928 et qui empêchait les scientifiques de résoudre le problème dans le passé.

La ptychographie, qui utilise des modèles de diffusion superposés, consistait à analyser des échantillons de matériaux et à rechercher des changements dans les régions superposées.

Selon M. Mueller, les scientifiques recherchent des motifs de chatoiement qui ressemblent beaucoup aux motifs des pointeurs laser que les chats aiment attaquer. Les scientifiques veulent voir comment le motif change et peuvent calculer la forme de l’objet qui a causé le motif.

Le capteur du  microscope est légèrement défocalisé et le faisceau est large pour capturer le plus grand nombre de données possible. Des algorithmes complexes développés par l’équipe reconstruisent le motif, ce qui permet d’obtenir une image extrêmement précise au picomètre près.