Японским ученым удалось получить цветное изображение атомно-силовых микроскопов. Теперь, кроме информации о топографии исследуемого объекта, можно будет узнать и сведения о его локальном химическом составе. Результаты разработки опубликованы в журнале Applied Physics Letters.
Как по цветам можно определить химический состав?
В первую очередь необходимо разобраться в принципе работы атомно-силового микроскопа. Основой этого устройства является тончайшая иголка с нанометровым острием. При контакте с исследуемым предметом она начинает колебаться с определенной частотой и амплитудой, и таким образом «рисуется» рельеф поверхности в атомарном разрешении.
При использовании такого метода исследования зачастую можно узнать не только форму изучаемой поверхности, но и химический состав особенностей ее рельефа. Для этого атомно-силовую или любую другую электронную микроскопию объединяют со средствами рентгеноспектрального анализа.
О новой методике
Методика японских ученых помогает проанализировать зависимость частоты колебаний иголки микроскопа от расстояния до образца. Полученная кривая описывается с применением метода потенциала Морзе, основой которого является электростатистическое взаимодействие двух атомов, в зависимости от расстояния между ними. После анализа параметров ученые получают значение трех величин, каждой из которой присваивается определенный цвет:
- Глубина потенциальной ямы – синий цвет
- Равновесное расстояние – красный цвет
- Длина затухания – зеленый цвет
Объединяя эти каналы, на выходе можно получить информацию о потенциале Морзе и, следовательно, зависимость химического состава от положения на поверхности.
Ученые отмечают, что предложенный ими способ нельзя назвать точным: еще не доказано полное соответствие параметрам потенциала Морзе действительному химическому составу изучаемой поверхности. Но уже сейчас выбор и работа с цветными параметрами выглядит достойным методом для использования в тех сферах, где применяются или только внедряются атомно-силовые микроскопы: в материаловедении, диагностике онкологических заболеваний и при управлении терагерцовыми лазерами.