Come riferito nell’articolo pubblicato sulla rivista “Science”, gli studiosi hanno utilizzato la nuova apparecchiatura 4D per osservare il comportamento degli atomi in una lamina ultrasottile d’oro e grafite.
Una nuova tecnica di microscopia quadridimensionale è stata sviluppata presso il Physical Biology Center for Ultrafast Science and Technology del California Institute of Technology da un gruppo di diretto da Ahmed Zewail, premio Nobel per la chimica nel 1999. Con le moderne tecniche di microscopia, i ricercatori sono in grado di osservare la struttura statica degli oggetti con una risoluzione migliore di un miliardesimo di metro, grazie a fasci di elettroni che vengono diffusi dai nano-oggetti e che possono essere utilizzati per ottenere immagini. Ma i soli elettroni non sono sufficienti a catturare immagini del comportamento degli atomi sia nello spazio sia nel tempo, a causa di una caratteristica intrinseca dell’apparecchiatura e della preparazione del fascio. Zewail e colleghi hanno superato questa difficoltà, introducendo a tutti gli effetti la quarta dimensione nella microscopia elettronica ad alta risoluzione, grazie allo sviluppo di quella che è stata definita una tecnica di imaging a singolo elettrone ultraveloce, e in cui ogni traiettoria elettronica viene attentamente controllata sia nel tempo sia nello spazio.L’immagine risultante prodotta da ciascun elettrone rappresenta una istantanea catturata in un tempo dell’ordine di un femtosecondo: come i fotogrammi di un film, la sequenza di milioni di queste immagini può essere composta in una sorta di filmato digitale di movimenti su scala atomica.Come riferito nell’articolo pubblicato sulla rivista “Science”, gli studiosi hanno utilizzato la nuova apparecchiatura 4D per osservare il comportamento degli atomi in una lamina ultrasottile d’oro e grafite. In un secondo lavoro pubblicato sull’ultimo numero della rivista “Nano Letters”, Zewail dei colleghi descrivono invece la visualizzazione ottenuta con una scansione temporale meno estrema, con fotogrammi che durano millesimi di secondo. Dopo aver colpito con un impulso di calore un campione di carbonio, si è così potuto osservare in modo diretto come le oscillazioni dei singoli atomi, in un primo momento casuali, tendano col passare del tempo a sincronizzarsi e a oscillare in fase. "Con questa tecnica di cattura delle immagini in 4D, i moti su scala atomica, responsabili dei fenomeni strutturali, morfologici e nanomeccanici possono essere visualizzati direttamente e con ciò – almeno questa nostra aspettativa – compresi meglio”, ha spiegato Zewail. (fc)
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