Учёные создали криогенный микроскоп для изучения квантовых материалов

Роберт Ховден, доцент материаловедения и инженерии, демонстрирует работу усовершенствованного криоэлектронного микроскопа в Мичиганском центре характеристик материалов. Автор: Эрик Шоу, Офис вице-президента по исследованиям

Учёные разработали новый держатель образцов с жидким гелием, который позволяет поддерживать ультранизкие температуры до 10 часов и получать изображения с атомарным разрешением. Это открывает возможности для изучения материалов, используемых в квантовых компьютерах и сверхпроводниках.

Обычные инструменты могут поддерживать экстремально низкую температуру около -423°F (20 K) лишь несколько минут. Новая система обеспечивает стабильность до 0,004°F (0,002 K) благодаря теплообменнику и системе демпфирования вибраций.

Схема держателя образцов с жидким гелием. Пружинные трубы (зелёные) минимизируют вибрации при испарении гелия. Автор: Лаборатория Ховдена, Мичиганский университет

«Когда атомы охлаждаются так сильно, они почти не двигаются, что радикально меняет свойства материала», — объяснил Роберт Ховден, соавтор исследования, опубликованного в Proceedings of the National Academy of Sciences.

Технология уже внедрена в Мичиганском центре характеристик материалов и позволяет исследователям со всей страны проводить ранее невозможные эксперименты.

Изображение золота, полученное с помощью просвечивающего электронного микроскопа при температуре 31 K. Бугорки представляют отдельные атомы золота. Автор: Лаборатория Ховдена, Мичиганский университет

Миаофанг Чи, профессор Университета Дьюка, не участвовавшая в исследовании, отметила: «Это достижение окажет долговременное влияние на область квантовых материалов».