Los investigadores han creado hologramas de miles de átomos dentro de estructuras moleculares utilizando información de patrones de difracción de electrones. Crédito:Lühr et al. © 2016 Sociedad Química Estadounidense
(Phys.org) —Los investigadores han desarrollado la primera técnica de imágenes que puede ver claramente el interior de las estructuras moleculares, y lo he utilizado para crear hologramas en 3D de los arreglos atómicos dentro de estas estructuras. Antes de ahora, técnicas de imagen fiables (por ejemplo, microscopía de túnel de barrido) solo podía explorar las superficies de las moléculas. La capacidad de mirar profundamente dentro de una estructura molecular y ver todos los átomos individuales será esencial para desarrollar nuevos materiales y comprender sus propiedades físicas y químicas únicas.
Los investigadores, Tobias Lühr et al. , han publicado un artículo sobre la nueva técnica de imagen en un número reciente de Nano letras .
Hasta ahora, No ha habido ningún método directo que pueda ver el interior de moléculas pequeñas; la disposición exacta de los átomos en la mayoría de las moléculas sólo se puede investigar indirectamente o predecir teóricamente. Esta falta de información experimental ha planteado un problema, porque para comprender la relación entre la estructura de una molécula y sus propiedades, los científicos necesitan conocer la disposición atómica precisa.
Previamente, Los investigadores han intentado obtener imágenes de estructuras moleculares utilizando técnicas holográficas, pero estas imágenes sufrieron graves artefactos, e incluso las mejores imágenes no podían acceder a más de 10 átomos.
El nuevo método de imágenes holográficas mejora significativamente los métodos anteriores:elimina casi por completo los artefactos de imagen, tiene la capacidad de obtener imágenes de miles de átomos, y también puede distinguir entre diferentes tipos de átomos. Los investigadores demostraron la técnica creando hologramas 3D de pirita (FeS 2 ).
El método de holografía funciona dispersando ondas de electrones de los átomos de una molécula. La interferencia entre las ondas de electrones emitidas y dispersas crea patrones de difracción. Esta información se utiliza luego para reconstruir imágenes holográficas en 3D que muestran la verdadera ubicación de los átomos.
Una de las claves para lograr el rendimiento mejorado fue utilizar ondas de electrones a energías mucho más altas que antes (varios miles de electronvoltios en comparación con unos pocos cientos). Las ondas de electrones de mayor energía se pueden restringir dentro de una región en forma de cono en lugar de extenderse como las ondas de electrones de menor energía, que reduce la dispersión y suprime los artefactos no deseados.
Aunque un solo patrón de difracción creado por ondas de electrones de alta energía puede proporcionar una imagen confiable, los investigadores mejoraron aún más la calidad de la imagen promediando y superponiendo unas 20 imágenes reconstruidas, que suprime el ruido de fondo.
Los investigadores predicen que, mostrando claramente las posiciones de los átomos debajo de la superficie, El nuevo método complementará las técnicas de imagen de superficie y resultará útil para futuras investigaciones.
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