Un nuevo enfoque de microscopio electrónico contradictorio puede recopilar señales magnéticas mediante la introducción de aberraciones. La sonda aberrada (derecha) da como resultado imágenes y espectros con menor resolución espacial que una sonda tradicionalmente corregida, pero puede captar una firma magnética. Crédito:Laboratorio Nacional de Oak Ridge
Los científicos ahora pueden detectar el comportamiento magnético a nivel atómico con una nueva técnica de microscopía electrónica desarrollada por un equipo del Laboratorio Nacional de Oak Ridge del Departamento de Energía y la Universidad de Uppsala. Suecia. Los investigadores adoptaron un enfoque contrario a la intuición al aprovechar las distorsiones ópticas que normalmente intentan eliminar.
"Es un nuevo enfoque para medir el magnetismo a escala atómica, ", Dijo Juan Carlos Idrobo de ORNL." Podremos estudiar los materiales de una manera nueva. Unidades de disco duro, por ejemplo, están formados por dominios magnéticos, y esos dominios magnéticos están separados por unos 10 nanómetros ". Un nanómetro es una mil millonésima parte de un metro, y los investigadores planean perfeccionar su técnica para recolectar señales magnéticas de átomos individuales que son diez veces más pequeños que un nanómetro.
"Si podemos comprender la interacción de esos dominios con la resolución atómica, quizás en el futuro podamos reducir el tamaño de los discos duros magnéticos, "Dijo Idrobo." No lo sabremos sin mirarlo ".
Los investigadores han utilizado tradicionalmente microscopios electrónicos de transmisión de barrido para determinar dónde se encuentran los átomos dentro de los materiales. Esta nueva técnica permite a los científicos recopilar más información sobre cómo se comportan los átomos.
"El magnetismo tiene su origen a escala atómica, pero las técnicas que usamos para medirlo generalmente tienen resoluciones espaciales que son mucho más grandes que un átomo, "Dijo Idrobo." Con un microscopio electrónico, puede hacer que la sonda de electrones sea lo más pequeña posible y si sabe cómo controlar la sonda, puede recoger una firma magnética ".
El equipo de ORNL-Uppsala desarrolló la técnica al repensar una piedra angular de la microscopía electrónica conocida como corrección de aberraciones. Los investigadores han pasado décadas trabajando para eliminar diferentes tipos de aberraciones, que son distorsiones que surgen en la lente óptica de electrones y difuminan las imágenes resultantes.
En lugar de eliminar completamente las aberraciones en el microscopio electrónico, los investigadores agregaron deliberadamente un tipo de aberración, llamado astigmatismo cuádruple, para recolectar señales magnéticas de nivel atómico de un material de óxido de arsénico, manganeso y lantano. El estudio experimental valida las predicciones teóricas del equipo presentadas en un 2014 Cartas de revisión física estudio.
Juan Carlos Idrobo de ORNL ayudó a desarrollar una técnica de microscopía electrónica para medir el magnetismo a escala atómica. Crédito:ORNL
"Esta es la primera vez que alguien usa aberraciones para detectar el orden magnético en materiales en microscopía electrónica, "Dijo Idrobo." La corrección de la aberración le permite hacer que la sonda de electrones sea lo suficientemente pequeña para realizar la medición, pero, al mismo tiempo, necesitábamos introducir una aberración específica, que es lo contrario de lo que la gente suele hacer ".
Idrobo añade que las nuevas técnicas de microscopía electrónica pueden complementar los métodos existentes, como espectroscopia de rayos X y dispersión de neutrones, que son el estándar de oro en el estudio del magnetismo, pero tienen una resolución espacial limitada.
El estudio se publica como "Detectando el orden magnético con sondas de electrones de tamaño atómico, "en el diario de Imágenes químicas y estructurales avanzadas .
