Fig. 1:Análisis dinámico de una onda de salida. a Ilustración del modelo genérico Eq. (1) de la parte imaginaria de la onda de salida Im ( <ΨN (r)> ) de una columna estática de átomos, modulado por factores DW, y una columna dinámica con excursiones atómicas que exceden el valor DW. b – f Aplicación de referencia del modelo Eq. (1) al análisis de un nanocristal de Co-Mo-S. b La parte imaginaria del EW1 de un nanocristal de Co-Mo-S visto en <001> orientación. c Mapa de altura que muestra las posiciones de las columnas atómicas a lo largo de la dirección del haz con respecto a un plano de imagen común en función de la posición en el plano de la imagen. d Mapa V / (πR2) que muestra los potenciales de columna atómica proyectados escalados por el área promediada de los átomos. e Mapa de Rav que muestra el radio de expansión de las columnas atómicas. f V mapa que muestra el potencial integrado de las columnas atómicas. Crédito:DOI:10.1038 / s41467-021-24857-4
En años recientes, Un grupo de investigadores líderes en microscopía electrónica y catálisis ha estado trabajando para determinar las disposiciones tridimensionales de átomos en catalizadores de nanopartículas en procesos químicos. Su trabajo ha combinado mediciones experimentales con modelos matemáticos.
El resultado es un nuevo método que permite identificar y localizar los átomos individuales en la nanopartícula, incluso si están vibrando y moviéndose.
Hasta ahora, Se esperaba que los átomos de las nanopartículas permanecieran estáticos durante las observaciones. Pero los análisis de los investigadores de imágenes en 3D a escala atómica demostraron que la expectativa original no es suficiente. En lugar de, los investigadores revelaron un comportamiento dinámico de los átomos utilizando un nuevo método analítico.
En su trabajo, los investigadores han optado por utilizar un material de nanopartículas catalíticas bien conocido, a saber, disulfuro de molibdeno. Dado que la estructura atómica del material es bien conocida, proporcionó una buena base para interpretar las imágenes tridimensionales de resolución atómica del grupo de investigación compiladas con el exclusivo microscopio electrónico TEAM 0.5 en el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley. que ofrece la resolución de escala de picómetro más alta del mundo.
El nuevo método se describe y publica en la reconocida revista científica Comunicaciones de la naturaleza .
El nuevo modelo asegura la identificación de átomos
El modelo matemático permite identificar los átomos individuales en la nanopartícula, incluso si se están moviendo. El modelo mide tanto la intensidad como el ancho de los átomos en las imágenes.
"Hasta ahora, determinar qué átomo estamos observando ha sido un desafío debido a la borrosidad causada por las oscilaciones de los átomos. Sin embargo, teniendo en cuenta las oscilaciones, podemos identificar con mayor precisión, por ejemplo, la ubicación de los átomos individuales de azufre o molibdeno, "dice el profesor Stig Helveg, Física DTU, que forma parte del grupo de investigación.
El nuevo modelo también permite corregir alteraciones de las nanopartículas en forma de oscilaciones resultantes de la iluminación de electrones energéticos en el microscopio electrónico. Permitirá así centrarse en la información química oculta en las imágenes, átomo por átomo, que es la esencia de la investigación.
El siguiente paso es la función de medición.
Los investigadores esperan que el nuevo modelo innovador sea utilizado por otros investigadores dentro de su campo. El modelo también proporcionará una base para el nuevo centro de investigación básica de Stig Helveg en DTU, VISIÓN.
Aquí, el enfoque continuará un paso más allá mediante la combinación de imágenes de resolución atómica con mediciones de las propiedades catalíticas de las nanopartículas. El conocimiento producido contribuirá al desarrollo de nanopartículas para procesos catalíticos como parte de la transición hacia la energía sostenible.
