Les Physiciens Découvrent 23 000 Atomes Simples Pour La Première Fois

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Pour la première fois, des scientifiques ont découvert l'emplacement exact de plus de 23 000 atomes dans une particule suffisamment petite pour tenir dans le mur d'une cellule.

Pour la première fois, des scientifiques ont découvert l'emplacement exact de plus de 23 000 atomes dans une particule suffisamment petite pour tenir dans le mur d'une cellule.

Une équipe dirigée par Peter Ercius du Lawrence Berkeley National Laboratory et Jianwei Miao de UCLA a utilisé un microscope électronique à balayage pour examiner une particule composée de fer (Fe) et de platine (Pt) de seulement 8,4 nanomètres de large, ont-ils rapporté hier (février 1) dans la revue Nature. (Un nanomètre est un milliardième de mètre, ou 3,9 cent millionièmes de pouce.)

Pourquoi quiconque se soucierait de l'emplacement de chaque petit atome? "À l'échelle nanométrique, chaque atome compte", a écrit Michael Farle, physicien à l'université de Duisburg-Essen en Allemagne, dans un article d'accompagnement de News and Views dans Nature. "Par exemple, modifier les positions relatives de quelques atomes de Fe et de Pt dans une nanoparticule de FePt modifie considérablement les propriétés de la particule, telle que sa réponse à un champ magnétique." [Images: Une vie minuscule révélée par de superbes photos au microscope]

Faisceaux d'électrons

À l'aide d'un microscope électronique à balayage, un faisceau d'électrons est passé sur la surface d'un objet pour créer une image. Cela permet aux chercheurs de voir même les plus petits détails de minuscules fragments de matériaux tels que des cristaux et des molécules de protéines. "Il existe des techniques très puissantes pour comprendre la structure des cristaux", a-t-il déclaré. "Mais ceux-ci doivent être des cristaux parfaits."

D'ordinaire, lorsque ce type de microscope électronique est utilisé pour examiner un cristal ou une autre grosse molécule, les électrons sont renvoyés vers l'échantillon et se dispersent au fur et à mesure qu'ils le touchent, un peu comme si un flot de balles tirées par une mitrailleuse se dispersait au-dessus de celui de Superman. poitrine. Une fois qu'ils ont rebondi sur les atomes, les électrons ont heurté un détecteur et à partir de là, le chercheur peut regarder où les électrons atterrissent pour voir la disposition des atomes dans le cristal ou la molécule.

Le problème, a déclaré Ercius, est que l'image est construite à partir d'une moyenne obtenue en utilisant de nombreux atomes ou molécules. En d’autres termes, les chercheurs verront un schéma, mais il ne peut indiquer à cette personne que l’organisation en vrac des atomes, et non l’emplacement de chacun. [Galerie d'images: Superbe Peek Inside Molecules]

Les nanoparticules de fer-platine sont une sorte de cristal irrégulier. Mais la méthode de numérisation ordinaire ne fonctionnerait pas aussi bien pour eux, car les atomes sont disposés de manière unique et légèrement irrégulière, ont déclaré les chercheurs. Ils ont donc dû trouver un nouveau moyen d'utiliser le microscope électronique: ils ont décidé d'examiner l'échantillon de particules de fer et de platine sous différents angles.

Localiser des atomes simples

Pour ce faire, ils ont modifié la façon dont l'échantillon a été préparé. Au lieu de le laisser en place, ils l'ont placé sur une base spéciale leur permettant de faire pivoter et incliner leur particule de fer et de platine, en modifiant légèrement son orientation après chaque "instantané" avec le faisceau d'électrons. Sinon, le processus utilisé par les chercheurs était le même que d'habitude.

Ce simple changement était puissant: les différentes orientations produisaient différents modèles de diffusion. Les différents modèles, détectés sur un détecteur similaire à ceux des appareils photo numériques, pourraient être utilisés pour calculer la position exacte des 6 569 atomes de fer et 16 627 atomes de platine dans la nanoparticule. Ce n'est pas très différent de créer un modèle 3D d'un objet en prenant des photos sous différents angles, ce que font couramment les animateurs. Selon Farle, leurs résultats pour les emplacements des atomes ont atteint une résolution d'environ un dixième du diamètre d'un seul atome.

À l'avenir, obtenir une image aussi précise pourrait aider les scientifiques des matériaux à créer des structures nanométriques pour des applications telles que les disques durs. Les fabricants de disques durs veulent fabriquer des cristaux minuscules, presque parfaits, de manière à ce qu’ils puissent être facilement magnétisés et qu’ils conservent un champ magnétique pendant longtemps, a noté Ercius.

"Tous les cristaux ont des défauts", a déclaré Ercius. "Le problème, c'est quand ils ont des nanoparticules contenant ces défauts étranges. Cela signifie qu'ils peuvent les examiner et voir comment ils affectent le fonctionnement des choses."

Connaître l'emplacement exact de chaque atome permettrait également aux scientifiques de prédire comment un cristal pourrait se développer. Ercius a noté qu'à l'heure actuelle, lorsque des scientifiques spécialistes des matériaux effectuent des simulations, ils doivent supposer qu'un cristal se développe d'une certaine manière et que ces hypothèses guident leurs prévisions pour l'avenir. S'ils pouvaient voir exactement où se trouvaient les atomes, ils pourraient faire des prédictions plus précises de ce à quoi le cristal ressemblera lorsqu'il aura atteint sa taille maximale.

"Ce qui est bien avec ça, c'est qu'il mesure le désordre", a déclaré Ercius. "Il vous permet de voir des objets uniques."

Article original sur WordsSideKick.com.


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