Атомно-силовой микроскоп показал химический состав вещества в виде цветной картинки

Группа исследователей из Японии представила технологию, которая позволит получить цветные изображения при помощи атомно-силовых микроскопов. Благодаря технологии учёные смогут изучать топографию поверхности и локальный химический состав элемента. Статью об исследовании опубликовали в Applied Physics Letters.

Атомно-силовая микроскопия является одним из точнейших методов в микроскопии. Работает она следующим образом: сверхтонкая игла скользит по поверхности исследуемого материала, предоставляя таким образом данные о его рельефе, даже если речь идёт об атомарных величинах. Изображения получаются полуконтактным методом: то есть, остриё иглы колеблется с определённой амплитудой и частотой. Далее исследователь анализирует фазы, амплитуды и частоты, возникающие при соприкосновении иглы с образцом. 

Учёные пошли дальше — они начали работать над методикой, которая помогла бы узнать не только рельеф, но и химический состав определённых его участков. Обычно для этих целей электронную микроскопию комбинируют с рентгеновской спектроскопией. Японцы, в свою очередь, предложили рассчитывать зависимость между частотой колебания иглы и расстоянием до образца. В итоге получилась кривая, которую учёные описали с помощью потенциала Морзе. Из полученных данных они сумели вывести химические свойства поверхности, которые назвали «отпечатками пальцев» атома на поверхности. 

Три основных параметра — равновесное расстояние, глубину потенциальной ямы и длину затухания — учёные преобразовали в цветовой год: красный, синий и зелёный соответственно. 

Объединив цветовые каналы, исследователи получили цветное изображение, которое полностью отражает химический состав вещества. 

Атомно-силовая микроскопия уже многократно демонстрировала свою перспективность: например, месяц назад учёные смогли использовать её для диагностики рака. Отдельный плюс — атомно-силовые микроскопы настолько крохотные, что некоторые их разновидности помещаются на чипе.