Los investigadores han batido el récord de la imagen de mayor resolución capturada por átomos individuales, creando una toma que ha sido ‘ampliada’ alrededor de 100 millones de veces.

Estas imágenes están tan bien diseñadas que, de hecho, el desenfoque que queda en la toma es el único producto de la risa térmica de los átomos.

El equipo de la Universidad de Cornell, que utilizó al nuevo inventor para triplicar la resolución del microscopio electrónico, estableció avances en 2018 en su publicación anterior.

Sin embargo, esta estructura anterior estaba limitada porque solo podía disparar muestras ultrasónicas, muestras de ciertos átomos con espesor.

Sin embargo, la introducción de un nuevo inventor de matriz de píxeles, que incluye algoritmos de reconstrucción 3D más avanzados, permitió el factor para dos mejoras.

El panel explica que esto puede resultar en una imagen que es precisa al nivel de un picómetro, o un tercio de metro.

Los investigadores han superado el récord de la imagen de mayor resolución capturada por átomos individuales, que ‘amplía’ una imagen 100 millones de veces

Usando estas imágenes

Según el equipo, esta última técnica de “fotografía electrónica” puede detectar una variedad de aplicaciones.

Por ejemplo, en otros métodos de obtención de imágenes, puede permitir a los investigadores detectar átomos en objetos oscuros en tres dimensiones, o seleccionar contaminantes nucleares para un análisis más detallado.

La última aplicación es particularmente útil para la formación de imágenes de semiconductores, catalizadores y materiales cuánticos.

Además, la técnica se puede aplicar a células o tejidos biológicos más gruesos y para escanear sinapsis en el cerebro, dijeron los investigadores.

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“No solo creó un nuevo récord”, dijo David Müller, redactor de artículos e ingeniero de la Universidad de Cornell en Nueva York.

“Ha llegado a una regla, que será el límite final para la resolución. Ahora podemos averiguar dónde están los átomos de la forma más sencilla.

“Abre nuevas posibilidades de escalado de cosas que hemos querido hacer durante mucho tiempo.

“También resuelve un problema de larga data, evitar la dispersión múltiple del haz en el modelo, que nos ha impedido hacer esto en el pasado”.

El método de obtención de imágenes utilizado por el equipo implica una técnica llamada pticografía, en la que un rayo, en este caso compuesto por electrones, proviene cada vez de una posición ligeramente diferente pero es disparado repetidamente por un objeto de interés.

Al comparar las diferentes formas superpuestas creadas por el haz disperso, un algoritmo puede reconstruir el objeto objetivo con mucha precisión.

“Perseguimos motas que parecen formas de puntero láser que los gatos están igualmente inspirados”, explicó el profesor Müller.

“Al observar cómo cambia el patrón, podemos calcular la forma del objeto que causó la forma.

“Con estos nuevos algoritmos, ahora podemos arreglar toda la atenuación de nuestro microscopio, lo que significa que los átomos de factor de atenuación más grandes que nos quedan son los que se mueven por sí mismos.

Explicó que este movimiento es “lo que les sucede a los átomos a una temperatura finita”.

“Cuando hablamos de temperatura, lo que realmente medimos es la velocidad media de cuántos átomos están sonriendo”.

El método de obtención de imágenes utilizado por el equipo implica una técnica llamada pticografía, en la que un rayo, en este caso compuesto por electrones, proviene cada vez de una posición ligeramente diferente pero es disparado repetidamente por un objeto de interés.  Al comparar las diferentes formas superpuestas creadas por el haz disperso, un algoritmo puede reconstruir el objeto objetivo con mayor precisión.

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El método de obtención de imágenes utilizado por el equipo implica una técnica llamada pticografía, en la que un rayo, en este caso compuesto por electrones, proviene cada vez de una posición ligeramente diferente pero es disparado repetidamente por un objeto de interés. Al comparar las diferentes formas superpuestas creadas por el haz disperso, un algoritmo puede reconstruir el objeto objetivo con mayor precisión.

“Queremos utilizar esto para todo lo que hacemos”, dijo el profesor Müller.

“Hasta ahora, todos llevábamos gafas muy malas. Ahora somos una pareja realmente agradable.

“¿Por qué no te quitas las gafas viejas, te pones unas nuevas y las usas para siempre?”

En la actualidad, el equipo está de acuerdo en que el método de obtención de imágenes requiere mucho tiempo y es computacionalmente requerido, pero los avances en el hardware de computadora y detección en el futuro tienen el potencial de acelerar el proceso.

Los hallazgos completos del estudio se publicaron en la revista Ciencias.

Empujando el récord más allá

Imagen: Fotografía electrónica de átomos capturada por investigadores.

Imagen: Fotografía electrónica de átomos capturada por investigadores.

Según los investigadores, en el futuro podrán volver a superar su récord.

Esto implica el uso de un objeto de destino hecho de átomos más pesados, que es menos vibrante, lo que permite una imagen menos borrosa.

Alternativamente, se puede lograr el mismo efecto enfriando la muestra actual y reduciendo su movimiento atómico.

Sin embargo, señalaron que tales mejoras no serían importantes.

Incluso a temperatura cero, los átomos todavía tienen fluctuaciones cuánticas, lo que significa que existe un límite inherente a la cantidad de imágenes mejores que se pueden producir.

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