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 криоген- ный ПЭЭМ, удалось разрешить пространственные конфигурации атомных орбиталей, которые соответст- вуют квантовым состояниям атома на конце свободностоящих углеродных атомных цепочек. Полученный результат демонстрирует возможность визуализации основных аспектов квантовой механики и может спо- собствовать появлению и развитию новых подходов в области нанотехнологий.

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