(Phys.org) —När man tar bilder i atomär skala, även små rörelser av provet kan resultera i sneda eller förvrängda bilder – och dessa rörelser är praktiskt taget omöjliga att förhindra. Nu har mikroskopiforskare vid North Carolina State University utvecklat en ny teknik som står för den rörelsen och eliminerar snedvridningen från den färdiga produkten.

Det handlar om scanningstransmissionselektronmikroskop (TEM), som kan fånga bilder av ett material individuella atomer. För att ta dessa bilder, forskare måste låta en sond skanna över provområdet - som har en yta på mindre än fem nanometer. Den skanningen kan ta tiotals sekunder.

Provet vilar på en stödstång, och medan skanningen äger rum expanderar eller drar staven ihop sig på grund av subtila förändringar i omgivningstemperaturen. Stavens expansion eller sammandragning är omärklig för blotta ögat, men eftersom provytan mäts i nanometer får stavens rörelse att provmaterialet förskjuts något. Denna så kallade "drift" kan orsaka att de resulterande skanande TEM-bilderna blir avsevärt förvrängda.

"Men vårt tillvägagångssätt eliminerar effektivt effekten av drift på scanning av TEM-bilder, " säger Dr James LeBeau, en biträdande professor i materialvetenskap och ingenjörskonst vid NC State och senior författare till en artikel som beskriver arbetet.

Forskare programmerade mikroskopet för att rotera i den riktning som det skannar provet. Till exempel, det kan först ta en bildskanning från vänster till höger, ta sedan en skanning uppifrån och ned, sedan höger till vänster, sedan botten till toppen. Varje skanningsriktning fångar den distorsion som orsakas av drift från en annan utsiktspunkt.

Forskarna kopplar in dessa bilder till ett program de utvecklat som mäter funktionerna i varje bild och använder dessa data för att bestämma den exakta riktningen och omfattningen av driften inom provet. När avdriften är kvantifierad, bilderna kan justeras för att ta bort distorsionen som orsakas av driften. De resulterande bilderna representerar exakt provets faktiska struktur och ger forskare nya möjligheter att förstå bindningen mellan atomer.

"Historiskt sett, ett stort problem med drift har varit att du måste ha ett referensmaterial i vilken bild som helst i nanoskala, så att du kan se hur bilden har förvrängts, " säger LeBeau. "Denna teknik gör det onödigt. Det betyder att vi nu kan titta på helt okända prover och upptäcka deras kristallina strukturer – vilket är ett viktigt steg för att hjälpa oss att kontrollera ett materials fysikaliska egenskaper."