Ученые из России разработали уникальное устройство для изучения атомной структуры материалов с возможностью идентификации химического состава каждого отдельного атома. Установка создана специалистами НИЯУ МИФИ и НИЦ «Курчатовский институт» и уже доступна для начала эксплуатации, говорится на сайте Десятилетия науки и технологий в России.
Для анализа используется маленький фрагмент образца размером около 0,3−0,4 мм в диаметре и длиной порядка 15−20 мм. Лазерный луч послойно испаряет материал микроскопическими дозами, каждая из которых содержит всего один-два атома. Параллельно осуществляется масс-спектрометрическое определение химического состава испарившихся частиц. Сам образец размещен внутри вакуумной камеры, поддерживаемой температурой около 20 Кельвинов (-250 °C).
Далее компьютер проводит обработку полученной информации, формируя трехмерную карту распределения атомов. Так как сканирование включает миллионы индивидуальных измерений, расчеты выполняются на высокопроизводительных машинах с мощными графическими ускорителями.
По мнению профессора Сергея Рогожкина, возглавляющего кафедру физики экстремальных состояний вещества в МИФИ, именно наноструктурные особенности определяют ключевые характеристики современного материала. Исследования подобного типа критичны для многокомпонентных сплавов и композитных материалов, где мельчайшие концентрации примесей существенно влияют на итоговые свойства изделий.
Созданный аппарат «АтоТом» позволяет решать прикладные задачи промышленных предприятий. Например, изучать структуру материалов в атомной энергетике и металлургии. В настоящий момент аналогов этому устройству в России нет, хотя на мировом рынке представлен единственный конкурент — американский производитель, чье оборудование невозможно приобрести или обслуживать в текущих политических реалиях.
Прибор российского производства сопоставим по точности с иностранным аналогом. При этом он обладает двумя важными преимуществами: стоимость отечественной разработки вдвое меньше зарубежных предложений, а конструкция допускает индивидуальное исполнение под нужды заказчика, тогда как зарубежные поставщики предлагают стандартные модели. Разработчики рассчитывают привлечь внимание покупателей не только в России, но и за рубежом.
Ранее Hi-Tech Mail рассказал, как ученые научились ловить квантовые ошибки, не разрушая запутанность.