Fotografia de un atomo

Fotografia de un atomo

átomos

Saltar al contenido principalVenta Flash de Navidad. Ahorre un 35%Suscríbase La imagen muestra una reconstrucción pictórica electrónica de un cristal de ortoscandio de praseodimio (PrScO3), ampliada 100 millones de veces. Crédito: Universidad de CornellPublicidad

He aquí la imagen de átomos de mayor resolución jamás tomada. Para crearla, los investigadores de la Universidad de Cornell capturaron una muestra de un cristal en tres dimensiones y la ampliaron 100 millones de veces, duplicando la resolución que les valió a los mismos científicos un récord mundial Guinness en 2018. Su proceso de obtención de imágenes podría ayudar a desarrollar materiales para diseñar teléfonos, ordenadores y otros aparatos electrónicos más potentes y eficientes, así como baterías más duraderas.

Los científicos obtuvieron la imagen mediante una técnica llamada ptichografía de electrones. Consiste en disparar un haz de electrones, unos mil millones por segundo, a un material objetivo. El haz se mueve infinitesimalmente a medida que se disparan los electrones, por lo que éstos golpean la muestra desde ángulos ligeramente diferentes: a veces la atraviesan limpiamente; otras veces chocan con los átomos y rebotan dentro de la muestra antes de salir. El físico de Cornell David Muller compara la técnica con un juego de balón prisionero contra oponentes que se encuentran en la oscuridad. Los balones son electrones y sus objetivos son átomos individuales. Aunque Muller no puede ver los objetivos, sí puede detectar dónde acaban los «dodgeballs». Basándose en el patrón de manchas generado por miles de millones de estos electrones al chocar con un detector, los algoritmos de aprendizaje automático pueden calcular dónde estaban los átomos en la muestra y cuáles podrían ser sus formas, creando así una imagen.

primera fotografía de un átomo

Los átomos son realmente pequeños. Tan pequeños, de hecho, que es imposible ver uno a simple vista, incluso con el más potente de los microscopios. Al menos, eso solía ser cierto. Ahora, una fotografía muestra un solo átomo flotando en un campo eléctrico, y es lo suficientemente grande como para verlo sin ningún tipo de microscopio. La ciencia es una maravilla. Vamos a flipar juntos con ella. La foto, tomada por David Nadlinger y titulada Single Atom In An Ion Trap (Un átomo en una trampa de iones), es la ganadora del concurso de fotografía científica del Consejo de Investigación de Ingeniería y Ciencias Físicas. La foto muestra un único átomo de estroncio, incrustado dentro de un fuerte campo eléctrico, que recibe el impacto de unos láseres que le hacen emitir luz.

Aunque el átomo es visible, no es fácil de ver. Si miras con atención el centro de la foto, verás un tenue punto azul. Es el átomo de estroncio, iluminado por un láser azul-violeta.

Este aparato en particular utiliza el estroncio debido a su tamaño: El estroncio tiene 38 protones y el diámetro de un átomo de estroncio es de unas millonésimas de milímetro. Normalmente esto sería demasiado pequeño para verlo, pero este aparato emplea un truco inteligente para hacer que el átomo sea mucho más brillante. Los mejores microscopios para todas las edades

foto del átomo de estroncio

Los objetivos macro son herramientas fotográficas increíbles porque te permiten ver el mundo que te rodea con mayor detalle y de forma novedosa. ¿Pero qué pasaría si hubiera una forma de ver aún más cerca, tan cerca que pudieras ver átomos reales? Esto es lo que ha estado haciendo un equipo de investigación dirigido por David Muller en la Universidad de Cornell. En 2018, los investigadores de Cornell construyeron un detector de alta potencia que, cuando se combinó con un proceso impulsado por un algoritmo llamado ptychography, capturó una imagen de átomos al triple de la resolución de un microscopio electrónico de última generación. Tres años después, Muller, profesor de ingeniería Samuel B. Eckert de la Universidad de Cornell, lidera una investigación con un detector aún más impresionante.

El artículo del equipo, «Electron Ptychography Achieves Atomic-Resolution Limits Set by Lattice Vibrations», describe un nuevo detector de matriz de píxeles para microscopios electrónicos (EMPAD) que incluye algoritmos de reconstrucción 3D más sofisticados. La combinación del EMPAD y los algoritmos está tan ajustada que el único desenfoque de los átomos en la imagen se debe al «movimiento térmico» de los átomos.

imágenes de átomos y moléculas

David Muller, de la Universidad de Cornell en Ithaca (Nueva York), y sus colegas captaron esta imagen utilizando un cristal de ortoscandio de praseodimio. Utilizaron una técnica llamada ptychography, en la que emplearon un microscopio electrónico para analizar el cristal calculando los ángulos de los electrones dispersos para calcular la forma de los átomos que los dispersan.

Esta imagen duplica la resolución de una imagen ampliada de los átomos realizada en 2018 por Muller y su equipo, que a su vez triplicaba la resolución de otras tomadas en su momento con diferentes técnicas.Publicidad

«El avance clave que tuvimos este año fue que descubrimos una manera de descifrar esta dispersión múltiple, y este es un problema de 80 años», dice Muller. «Durante 80 años no hemos tenido una solución general y ahora, con algunos algoritmos muy inteligentes desarrollados por nuestros colegas [que trabajan con rayos X] y luego modificados para la dispersión de electrones, pudimos desentrañar esta dispersión múltiple».

Esta web utiliza cookies propias para su correcto funcionamiento. Al hacer clic en el botón Aceptar, acepta el uso de estas tecnologías y el procesamiento de tus datos para estos propósitos. Más información
Privacidad