Отдельные атомы бора, углерода, азота и кислорода, расположенные в монослое нитрида бора, были увидены и идентифицированы при помощи усовершенствованного электронного микроскопа. Достижение записала на свой счёт научная группа STEM американской национальной лаборатории в Окридже.

Учёные использовали Z-контрастный сканирующий трансмиссионный электронный микроскоп с коррекцией аберрации Nion UltraSTEM. Он был настроен на генерацию очень тонкого луча при умеренном напряжении в 60 киловольт, что идёт вразрез традиции постоянного наращивания данного параметра в электронных микроскопах. Такое сочетание позволило получить чёткое изображение при одновременном снижении помех (влиянии прибора на образец, особенно заметное для лёгких атомов).

Каждая ячейка гексагональной структуры нитрида бора состоит из трёх ярких атомов азота и трёх более тёмных атомов бора. Внизу: пара графиков интенсивности изображения по линиям X и Y с отмеченными пиками отдельных элементов

По словам учёных, эта работа стала первым случаем, когда были отсняты и химически идентифицированы все атомы в непериодической структуре, состоящей из нескольких разных элементов, что открывает новые возможности для анализа экспериментальных материалов.

Азот и бор составляли основу опытного образца, а другие атомы являлись дефектами замещения. Исследователи распознали три вида дефектов: места в структуре, в которых углерод заменял атом бора, углерод заменял азот и кислород заменял азот. Авторам опыта удалось даже разрешить искажения величиной около 0,1 ангстрема в решётке нитрида бора, вызванные этими заменами. Искажения оказались точно такими, как предсказывали теоретические расчёты.

Aтомы углерода обозначены жёлтым цветом, кислород – синим, бор – красным и азот – зелёным. Внизу: пример снимков, также полученных на Nion UltraSTEM при «щадящем» напряжении 60 киловольт, они показывают отдельные атомы в массиве LaMnO₃