بهبود قدرت تفکیک میکروسکوپ الکترونی در حد پیکومتر

محققان دانشگاه پنسیلوانیا و آزمایشگاه ملی لورنس برکلی اقدام به بهبود قدرت تفکیک میکروسکوپ الکترونی به مقیاس پیکومتر کردند؛ مقیاسی که ابعاد آن کسری از اندازه اتم هیدروژن است. ایجاد امکان مشاهده سطوح زیراتمی اهمیت زیادی برای طراحی مواد است، به طوری که برای تبدیل ترکیبات مختلف به هم نظیر فلزات به نیمه‌های این ابزارها ضروری هستند. این پروژه برای اولین بار شواهدی از پدیده فروالکتریسیته ایجاد شده توسط استرین را در لایه‌های اکسیدی ارائه داد.
جرج استون از محققان این پروژه می‌گوید: «این مقاله اهمیت زیادی دارد. چرا که توانایی ما را در طراحی نوع جدیدی از مواد نشان می‌دهد؛ کاری که با دستکاری اتم‌ها در مقیاس‌های پایین انجام شده و در نهایت، ماده‌ای با خواص از پیش تعیین شده به دست می‌آید. به عنوان مثال، می‌توان ترکیبات دی‌الکتریک قابل تنظیم در فرکانس‌‌های بالا ایجاد کرد که برای صنعت نیمه‌هادی بسیار مناسب است.»
طراحی مواد جدید با خواص مفید نیازمند تعامل نزدیک تئوری با عمل است. در واقع باید مدل‌های ریاضی مورد استفاده در شبیه‌سازی‌ها با روش‌های سنتز مورد استفاده در آزمایشگاه همخوانی داشته باشد.
گوپالان از محققان این پروژه می‌گوید: «ماده‌ای که با این روش ساخته شد، نوعی ساختار اکسیدی از جنس تایتانات استرونتیوم است که برای تولید آن از میکروسکوپ الکترونی استفاده شده است. همچنین از یک نظریه برای نشان دادن این واقعیت که چرا طول 5-10 پیکومتر برای چنین ترکیب دی‌الکتریکی مناسب است، استفاده شده است.»
اکسیدهای پیچیده موادی هستند که با استفاده از اکسیژن دارای بار منفی پوشانده می‌شوند و دو یون بار مثبت نیز آن‌ها را همراهی می‌کند. این گروه تحقیقاتی ساختاری منحصر به فرد از تایتانات استرونتیوم را مورد بررسی قرار دادند و نشان دادند که چگونه یک تغییر ساختاری در این ماده در مقیاس اتمی می‌تواند خواص جدیدی در آن ایجاد کند. 

نتایج این تحقیق در قالب مقاله‌ای با عنوان Atomic Scale Imaging of Competing Polar States in a Ruddleston-Popper Layered Oxide در نشریه Nature Communication منتشر شده است.