(Phys.org)—Les chercheurs ont développé la première technique d'imagerie qui permet de voir clairement à l'intérieur des structures moléculaires, et l'ont utilisé pour créer des hologrammes 3D des arrangements atomiques à l'intérieur de ces structures. Avant maintenant, techniques d'imagerie fiables (par exemple, microscopie à effet tunnel) ne pouvait balayer que les surfaces des molécules. La capacité de scruter profondément à l'intérieur d'une structure moléculaire et de voir tous les atomes individuels sera essentielle pour développer de nouveaux matériaux et comprendre leurs propriétés physiques et chimiques uniques.

Les chercheurs, Tobias Lühr et al. , ont publié un article sur la nouvelle technique d'imagerie dans un récent numéro de Lettres nano .

Jusqu'à maintenant, il n'y a pas eu de méthode directe qui puisse voir l'intérieur des petites molécules - l'arrangement exact des atomes dans la plupart des molécules ne pouvait être étudié qu'indirectement ou prédit théoriquement. Ce manque d'informations expérimentales a posé un problème, car pour comprendre la relation entre la structure d'une molécule et ses propriétés, les scientifiques doivent connaître l'arrangement atomique précis.

Précédemment, les chercheurs ont tenté d'imager des structures moléculaires à l'aide de techniques holographiques, mais ces images souffraient de graves artefacts, et même les meilleures images ne pouvaient accéder à plus de 10 atomes.

La nouvelle méthode d'imagerie holographique améliore considérablement les méthodes précédentes :elle élimine presque complètement les artefacts d'image, a la capacité d'imager des milliers d'atomes, et peut également faire la distinction entre différents types d'atomes. Les chercheurs ont démontré la technique en créant des hologrammes 3D de pyrite (FeS 2 ).

La méthode holographique fonctionne en diffusant des ondes électroniques sur les atomes d'une molécule. L'interférence entre les ondes électroniques émises et diffusées crée des motifs de diffraction. Ces informations sont ensuite utilisées pour reconstruire des images holographiques 3D montrant les véritables emplacements des atomes.

L'une des clés pour obtenir des performances améliorées était d'utiliser des ondes électroniques à des énergies beaucoup plus élevées qu'auparavant (plusieurs milliers d'électrons-volts contre quelques centaines). Les ondes d'électrons de plus haute énergie peuvent être contraintes dans une région en forme de cône au lieu de s'étendre comme les ondes d'électrons de plus faible énergie, ce qui réduit la diffusion et supprime les artefacts indésirables.

Bien qu'un seul motif de diffraction créé par des ondes électroniques à haute énergie puisse fournir une image fiable, les chercheurs ont encore amélioré la qualité de l'image en faisant la moyenne et en superposant environ 20 images reconstruites, qui supprime le bruit de fond.

Les chercheurs prédisent que, en montrant clairement les positions des atomes sous la surface, la nouvelle méthode complétera les techniques d'imagerie de surface et s'avérera utile pour les recherches futures.

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