С точностью до пикометра

Это достижение позволяет выяснить окончательные параметры, определяющие физические свойства материалов непосредственно на атомном уровне.

Кнут Урбан из Исследовательского центра в Юлихе, член Ассоциации Гельмгольца, сообщил о своём открытии в журнале Science (Наука).

 

Прогресс исследований в области физики достаточно часто связан с повышением точности измерений, что помогает учёным отслеживать явления природы. С помощью новых методов в электронной оптике исследователи получили возможность детально измерить положения атомов с точностью до пикометров. Пикометр соответствует миллиарду миллиметров, расстояние в сто раз меньше диаметра атома. Это один из ключевых аспектов, который Кнут Урбан, руководитель Центра Эрнст-Руска в Юлихе, описывает в своей работе – результат десяти лет исследований в области электронной микроскопии.

 

 

Учёные Юлиха определили конфигурацию атомов сверхпроводниковой окиси YBa2Cu3O7. Эти атомы маркируют границы между двумя областями кристаллического вещества с атомной структурой, которые расположены под углом ровно 90° по отношению друг к другу. Из микроскопических снимков, снятых в разных условиях, учёные с помощью компьютера смогли вычислить квантово-механическую волновую функцию электронов, которая послужила основой для определения точной позиции атомов.

 

В процессе исследований выяснилось, что относительно тяжелые атомные структуры барий, медь и иттрий систематически смещаются на несколько пикометров от их идеальной позиции в границе зерен, а более лёгкие атомы кислорода следуют за этим перемещением. Это объясняет снижение сверхпроводящих свойств, которое наблюдается, когда электрический ток проходит через такую границу зерен. Этот феномен нежелателен, если сверхпроводник планируется использовать для переноса тока без потерь. Тем не менее, данная особенность может быть полезна для конструкции так называемых сквидов (SQUID: сверхпроводящий квантовый интерференционный датчик), которые используют отношение магнитного поля данного нарушения, чтобы измерить самые низкие магнитные поля, например, мозговые волны (магнитная энцефалография).

 

Это начало новой физики веществ, которая позволит учёным определить параметры и свойства на уровне нано с помощью высокоточных измерений межатомных пространств.