Фотографія «чужого» атома

Будову кристала, кристалічної решітки вченим дуже важливо знати до найдрібніших подробиць. Чи немає в решітці дефектів, чи не «пробрався» в неї чужий атом, чи не втрачений свій? Існуючі до сих пір методи дослідження кристалів не завжди могли дати відповіді на ці питання.

Зазвичай використовувався такий метод. Пучок електронів в електронному мікроскопі, пройшовши через кристал, дифрагував – розпадався на один центральний пучок і кілька так званих дискретних пучків, потім дискретні промені відтиналися діафрагмою, а центральний пучок потрапляв на лінзу об’єктива і формував зображення. Такий метод дозволяв виявити тільки відносно великі дефекти, великі скупчення атомів, але його роздільна здатність була занадто мала, щоб побачити, скажімо, зайвий атом, що порушує структуру кристалічної решітки.

Один з методів, розроблених в лабораторії реальної структури кристалів Інституту кристалографії під керівництвом доктора фізико-математичних наук В. Н. Рожанського, заснований на тому, що через кристал для отримання зображення пропускається не один, а кілька (найчастіше більше сотні) електронних пучків. Вийшовши під різними кутами з об’єкта і потрапивши на лінзу об’єктива, всі ці пучки інтерферують, тобто посилюються при накладенні один на одного і доносять до дослідників відомості про координати атомів в кристалічній решітці. На отриманому таким чином зображенні видно кожен атом, кожне найтонше порушення структури кристалічної решітки. Такої високої роздільної здатності не дає жоден з існуючих в наш час методів електронної мікроскопії кристалів.

Нові методи використовуються поки тільки при тонких дослідженнях – вони вимагають дуже досконалої апаратури і фахівців високої кваліфікації. Але недалеко той час, коли їх будуть широко застосовувати в промисловості, перш за все напівпровідниковій, що пред’являє все більш високі вимоги до чистоти структури кристалів.