Сверхвысокоразрешающая полевая электронная микроскопия: наблюдение атомных орбиталей углеродных моноатомных цепочек

Abstract

Разработанная недавно высокополевая методика изготовления атомных цепочек сделала возможным достижение в полевом электронном эмиссионном микроскопе (ПЭЭМ) ультравысокого разрешения, которое использовано для прямого наблюдения внутриатомной электронной структуры. Применяя криогенный ПЭЭМ, удалось разрешить пространственные конфигурации атомных орбиталей, которые соответствуют квантовым состояниям атома на конце свободностоящих углеродных атомных цепочек. Полученный результат демонстрирует возможность визуализации основных аспектов квантовой механики и может способствовать появлению и развитию новых подходов в области нанотехнологий.

Ультрависоке розрізнення польового електронного емісійного мікроскопа, яке розроблено нещодавно завдяки високопольової методики виготовлення атомних ланцюжків, може бути використано для прямого спостереження внутріатомної електронної будови. Використовуючи кріогенний мікроскоп нам вдалося одержати зображення просторових конфігурацій атомних орбіталей, які відповідають квантовим станам атома на кінці вільностоячих вуглецевих атомних ланцюжків. Одержаний результат демонструє можливість візуалізації основних аспектів квантової механіки и може сприяти виникненню та розвитку нових підходів в галузі нанотехнологій.

A recently developed high-field technique of atomic chains preparation has made it possible to attain the ultrahigh resolution of field-emission electron microscopy, which can be used to direct imaging the intra-atomic electronic structure. By applying cryogenic field-emission electron microscopy, we are able to resolve the spatial configuration of atomic orbitals, which correspond to quantized states of the end atom in free-standing carbon atomic chains. Knowledge of the intra-atomic structure will make it possible to visualize generic aspects of quantum mechanics and also lead to new approaches for a wide range of nanotechnological applications.