Создан вихревой электронный микроскоп

Электронные микроскопы являются крайне важным научным инструментом, особенно в области материаловедения. Ученые из Венского технического университета усовершенствовали данный прибор и создали электронный луч, который вращается, как торнадо. Вихревые пучки электронов можно использовать не только для отображения исследуемых объектов, но и для изучения свойств материалов в нанометровом масштабе.

В торнадо отдельные молекулы воздуха не обязательно вращаются вокруг своей оси, но общее всасывание всей массы воздуха создает мощный вихрь. Вращающиеся электронные пучки ведут себя похожим образом, хотя и подчиняются прежде всего квантовым эффектам. Электроны ведут себя как волны, и эти квантовые волны могут вращаться как торнадо или вода позади гребного винта корабля.

Одно из преимуществ вихревого электронного микроскопа в том, что вихрь электронов может передавать угловой момент вращения на объект исследования. Как известно угловой момент электронов в твердых материалах тесно связан с его магнитными свойствами, которые очень важны для науки.

Электронный луч проходит через экран и превращается в вихревой луч

Первые успехи в создании вихревого электронного микроскопа были достигнуты два года назад, когда электронный пучок был пропущен через крохотную сетку, разделившую пучок на три парциальных луча (один вращался вправо, другой влево, а третий не вращался).

Теперь разработан более совершенный вариант данной технологии, не требующий разделения пучка на три части. Для этого был создан экран, половина которого покрыта слоем нитрида кремния. Этот слой настолько тонок, что электроны могут проникнуть в него практически без поглощения, однако экран приводит к сдвигу фаз и при помощи специальных астигматических линз эффективно завихряет электронный пучок.

Новый микроскоп производит электронный вихрь на порядок более мощный, чем аналогичный луч, созданный любой из других существующих установок. Ученые с нетерпением ждут возможности использовать вихревой электронный микроскоп для изучения магнитных свойств новейших наноматериалов. Также новый инструмент можно применять и в экзотических исследованиях, например, поворачивать с его помощью отдельные молекулы, что может пригодиться в разработке материалов с особенными свойствами.