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“L’IMMAGINE DI ATOMI A PIÙ ALTA RISOLUZIONE DI SEMPRE!
Guardate bene questa immagine, perché è letteralmente da primato. Ciascuno di quei pallini colorati è un atomo. La loro disposizione spaziale così precisa è dovuta al fatto che stiamo osservando un reticolo cristallino. Questo è un cristallo di praseodimio ortoscandato (PrScO₃ per gli amici) ingrandito 100 milioni di volte. È il doppio rispetto al record precedente, finito nel Guinness dei primati, che risale al 2018.
Per ottenere questo risultato è stata usata una tecnica molto recente chiamata “pittografia elettronica”. Come avrete capito, ha a che fare con i microscopi elettronici. Mentre i microscopi ottici, per osservare un campione, gli sparano addosso un fascio di luce, i microscopi elettronici gli sparano addosso un fascio di elettroni. Più è alta l’energia degli elettroni, migliore è la risoluzione dell’immagine. Ma c’è un problema: aumentando troppo l’energia degli elettroni andremo ad alterare il campione da osservare, o a danneggiarlo. È qui che entra in gioco la pittografia elettronica, perché consente di aumentare la risoluzione delle immagini senza aumentare l’energia degli elettroni.
Come funziona? Immaginate di essere in una stanza buia, con dentro un oggetto sconosciuto. Non potete vederlo, non sapete che forma ha. Ma se gli lanciate delle palline addosso, queste rimbalzeranno in un modo che dipende fortemente dalla sua forma. Mettete allora dei sensori sulle pareti della stanza per vedere dove rimbalzano esattamente le palline. Cominciate a lanciare le palline da angolazioni leggermente diverse: a ogni angolazione il pattern di rimbalzo sulle pareti cambia. La pittografia elettronica consiste nel risalire a ritroso alla forma dell’oggetto a partire dall’analisi di questi pattern.
Ok, avrete capito che nella metafora le palline sono gli elettroni. La pittografia elettronica è geniale perché ci permette di estrarre informazioni extra sulla disposizione spaziale degli atomi non usando fasci di elettroni più energetici ma osservando come gli elettroni “rimbalzano” sul campione.
Ci vuole una potenza di calcolo davvero notevole per applicare questa tecnica, infatti finora era stata usata solo per ottenere immagini di materiali bidimensionali (cioè a un solo strato di atomi). Qui invece la pittografia è stata usata per la prima volta per osservare un cristallo tridimensionale! Questo è un passo in avanti incredibile, perché avvicina il momento in cui potremmo trovare applicazioni pratiche a questa tecnica. In particolare, la pittografia si presta moltissimo allo sviluppo di batterie più efficienti (quanto mai cruciali nel campo delle energie rinnovabili), ma anche a trovare semiconduttori migliori per i chip di prossima generazione.”
Credits: Cornell University
Filippo Bonaventura
Chi ha paura del buio