Пытаясь «рассмотреть» объекты, которые слишком малы и поэтому находятся за пределами возможностей оптических технологий, ученые часто пользуются исследовательскими сканирующими микроскопами. Вместо оптической системы, состоящей из линз, у этих устройств есть крошечный подвижный наконечник, который перемещается вверх или вниз, вступая в контакт с поверхностью исследуемого объекта.

Изображение, на котором могут быть показаны объекты, размерами в миллионные доли миллиметра, получается за счет процесса сканирования, за счет движений головки микроскопа, смещенных друг от друга на некоторое расстояние. Ученые из Германии сделали большой шаг в развитии технологии сканирующей микроскопии, создав головку сканирующего микроскопа не из твердого материала, а из атомарного газа – «квантовый наконечник», с помощью которого разрешающая способность микроскопа увеличивается до фантастических пределов.

За основу исследовали взяли газ, состоящий из атомов чистого рубидия, охлажденный до температуры в несколько миллионных долей градуса выше абсолютного нуля. Атомы рубидия были заключены в магнитной ловушке, форма которой придала облаку этого газа форму, соответствующую наконечнику микроскопа. Глубокое охлаждение превращает облако газа в то, что известно как конденсат Бозе-Эйнштейна, в такое состояние вещества, когда атомы не являются чем-то отдельным, а действуют как одно целое и все облако газа превращается в один большой «суператом».

При проведении тестов с помощью этого квантового наконечника была просканирована поверхность с выращенными на ней углеродными нанотрубками. Когда наконечник «касался» поверхности нанотрубок отдельные атомы были утеряны из газового облака. Измеряя эти потери определяется местоположение и высота исследуемого объекта. Разрешающая способность нового метода сканирования оказалась настолько высока, что удалось получить четкие снимки отдельных нанотрубок.

Исследователи считают, что некоторые совершенствования этой технологии позволят еще поднять и без того немалую разрешающую способность нового сканирующего микроскопа еще в тысячу раз. Результаты исследований и детально описание новой технологии были опубликованы в последнем выпуске журнала Nature Nanotechnology.