Новый алгоритм может создавать трехмерную реконструкцию вещества на атомарном уровне. Ученые усовершенствовали уже известную технологию электронной микроскопии, совместили ее с компьютерной томографией и смогли «увидеть» каждый отдельный атом. О результатах исследования авторы расскажут в июне на конгрессе Оптического общества (OSA, The Optical Society). Кратко о работе можно почитать на сайте Phys.org.

Просвечивающая электронная микроскопия – один из наиболее эффективных способов изучить микроскопическую структуру различных материалов. В процессе использования этого метода пучок электронов проходит через тонкий срез исследуемого образца, а после этого его «ловят» на сенсорной пластине, например, флуоресцентном экране. Такой микроскоп дает изображение с разрешением порядка нескольких десятков нанометров. Ученые из Национальной лаборатории имени Лоуренса в Беркли смогли усовершенствовать просвечивающий электронный микроскоп и получить трехмерное изображение с разрешением порядка размера атома.

Проходя через образец, электроны сталкиваются с атомами вещества, рассеиваются, их энергия меняется – в результате пучок, подпадающий на сенсорную пластину, изменяет свою интенсивность. Исследователи использовали информацию об интенсивности пучка, чтобы высчитать, со сколькими атомами он столкнулся и где эти атомы находились. Для того, чтобы создать объемную реконструкцию атомарной структуры, ученые использовали метод, похожий на компьютерную томографию, которую применяют в медицине. Тонкие срезы образца поместили в микроскоп под разными углами и в результате получили целую серию плоских изображений. Затем специальный компьютерный алгоритм, созданный учеными, совместил эти изображения в единую трехмерную структуру.

Разработанный метод можно будет применять для изучения структуры различных биотканей. Обычная электронная микроскопия не позволят рассмотреть строение биологических материалов, потому что пучок электронов просто разрушает молекулы. По словам ученых, усовершенствованный метод лишен этого недостатка. Исходный код алгоритма авторы планируют выложить в открытый доступ, чтобы другие исследовательские группы смогли использовать новую технологию.