Американскими физиками построена полная 3D-модель атомной структуры аморфных одноатомных образцов с помощью электронной томографии. Это позволило изучить в них ближний порядок. Учеными обнаружено, что в таких телах неправильные бипирамиды являются более предпочтительной формой упаковки соседних атомов, чем икосаэдры, как предполагалось ранее в научном мире. Информацию об исследовании ученые опубликовали в журнале Nature Materials.
Известно, что аморфные тела отличаются от кристаллов отсутствием дальнего порядка. Однако в пределах небольших объемов атомы или молекулы все-таки стараются выстроиться в регулярные структуры. Например, в середине 20 века Франк показал, что при понижении температуры моноатомных жидкостей в них наиболее предпочтительным становится икосаэдрический ближний порядок. Однако со временем стали появляться и другие гипотезы о ближнем порядке.
Группа американских физиков под руководством Цзяньвэй Мяо (Jianwei Miao) из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе с помощью просвечивающего электронного микроскопа осуществила электронную томографию атомной структуры тонкой пленки тантала и двух наночастиц палладия, чтобы понять, какой именно порядок демонстрируют моноатомные аморфные тела. Томография нужна была для того, чтобы получить изображения объектов под разными углами. Изображения были пропущены через многоступенчатый алгоритм, который реконструировал координаты всех атомов как функцию их смещения от угла захвата, удалил шум и фон и улучшил реконструкцию методом градиентного спуска.
На выходе специалисты получили полную трехмерную модель всех атомов в заданной области образцов.
Просвечивающий электронный микроскоп позволяет определять не только статические, но и динамические характеристики образцов. К примеру, с его помощью наблюдали слияние органических нанокапель и разрыв пленки сульфида молибдена.
