Ученые из Национальной лаборатории Ок-Ридж (Oak Ridge National Laboratory), используя разработанную ими технологию Z-Contrast и специальный электронный микроскоп, получили первый снимок с высоким разрешением кристаллической решетки материала, детализированный настолько, что стали видны различия между атомами веществ, входящих в состав исследуемого материала. Полученная сверхвысокая разрешающая способность электронного микроскопа может сыграть немаловажную роль в будущем области химии материалов, там, где самые незначительные изменения структуры материала на атомном уровне могут иметь сильное влияние на химические и физические свойства различных материалов.

Конечно, это не первый сделанный в истории снимок кристаллической решетки и атомов различных элементов. Однако, на более ранних снимках были показаны кристаллические решетки материалов, специально изготовленных для съемки, с заведомо известными составом и структурой. Материал, использованный для съемки учеными Ок-Риджа, был получен чисто химическим путем, поэтому его структура была неоднородной и непредсказуемой. Несмотря на это, на полученных снимках ученым легко удалось идентифицировать атомы каждого из веществ, входящих в состав материала.



Материал, кристаллическую решетку которого можно увидеть на полученном снимке, является нитридом бора с примесью углерода. В состав его кристаллической решетки входят атомы бора, азота и кислорода, небольшое количество атомов углерода, входящих в состав материала, замещают атомы бора в некоторых узлах решетки, именно они и послужили контрольными точками при обработке данных, полученных с этого изображения. Для создания этого снимка использовался поток электронов с энергией 60 КэВ (килоэлектронвольт), это достаточно низкий уровень энергии для этого вида электронной микроскопии, но, если бы энергия луча была большей, это могло вызвать перемещение некоторых атомов в кристаллической решетке и вызвало бы изменения структуры материала.

В настоящее время ученые могут определять состав материалов в основном через методы химического анализа. Получив в свое распоряжение технологии и оборудование, позволяющие производить детализированную съемку материала на атомном уровне, ученые и инженеры смогут определять химический состав и видеть геометрию кристаллической решетки материала, что позволит им разработать материалы с новыми, уникальными свойствами.