En el marco del programa JST-SENTAN Desarrollo de sistemas y tecnología para mediciones y análisis avanzados, Agencia de Ciencia y Tecnología de Japón, el equipo de desarrollo conjunto del Prof. Naoya Shibata en la Universidad de Tokio y JEOL Ltd., ha desarrollado un revolucionariomicroscopio electrónico que incorpora lentes objetivo magnéticas de nuevo diseño, y logró imágenes directas, resueltas por átomos, de materiales con resolución espacial sub-Å, con un campo magnético residual menor de 0.2 mT en la posición de la muestra. Hasta donde sabemos, esto esla primera vez que se ha logrado tal objetivo.
En los 88 años transcurridos desde la invención fundamental del microscopio electrónico de transmisión TEM en 1931, los investigadores han buscado continuamente una mejor resolución espacial. Ha sido necesario el diseño de lentes objetivo magnéticas con coeficientes de aberración de lentes más pequeños, y lentes de corrección de aberracioneslos sistemas para escanear TEM STEM han logrado una resolución espacial sub-Å.
Una desventaja crítica de los sistemas actuales de lentes de condensador-objetivo magnético para TEM / STEM de resolución atómica es que las muestras deben insertarse en campos magnéticos muy altos de hasta 2-3 T. Tales campos altos pueden obstaculizar severamente la resolución atómicaImágenes de muchos materiales magnéticos duros / blandos importantes, como el acero al silicio, porque el campo fuerte puede alterar en gran medida, o incluso destruir, la estructura magnética y, a veces, física del material. Recientemente, el desarrollo de nuevos materiales magnéticos ha avanzado rápidamente.El análisis estructural a escala atómica es clave para la tecnología mencionada anteriormente, se ha requerido una solución a este problema.
El equipo conjunto ha desarrollado un nuevo sistema de lente objetiva libre de campo magnético, que contiene dos lentes redondas colocadas en una configuración simétrica de espejo exacta con respecto al plano de muestra. Este nuevo sistema de lente proporciona campos magnéticos residuales extremadamente pequeños en elposición de la muestra al colocar las lentes objetivo frontal / posterior fuertemente excitadas lo suficientemente cerca de la muestra para obtener la condición de longitud de enfoque corta indispensable para la obtención de imágenes con resolución atómica. En consecuencia, los campos magnéticos residuales generados cerca del centro de la muestra son mucho <0.2 mT10,000 veces más pequeño que el valor en lentes objetivos magnéticos convencionales utilizados para imágenes TEM / STEM de resolución atómica.
El equipo conjunto ha utilizado este nuevo sistema para observar la estructura atómica de una lámina de acero al silicio orientada al grano, que es uno de los materiales de ingeniería magnética blanda más importantes. Esta lámina se utiliza como material de núcleo para transformadores eléctricos y motores, y su caracterización de resolución atómica de defectos individuales ha sido buscada durante mucho tiempo. Usando el sistema de lentes recientemente desarrollado, se observó claramente la estructura atómica resuelta del acero al silicio, y se obtuvo una imagen directa resuelta por átomos en un entorno libre de campo magnéticorealizado para microscopía electrónica, lo que permite una caracterización estructural sin precedentes de materiales magnéticos a nivel atómico.
El microscopio electrónico desarrollado recientemente puede funcionar de la misma manera que el TEM / STEM convencional. Se espera que promueva una mayor investigación y desarrollo en varios campos de la nanotecnología.
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Materiales proporcionado por Agencia de Ciencia y Tecnología de Japón . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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