Controluce - Figure per descrivere
guardare vicino
autore:
Andrea Locatelli
affiliazione:
Linea di luce Spectromicroscopy,
Elettra Sincrotrone, Trieste
L'immagine
Crescita di un film di palladio
Le immagini mostrano la crescita di una film sottile dipalladio (Pd) su una superficie cristallina di tungstenoalla temperatura di 600°C.
Viene raffigurata una regionedi 10 µm, dove il palladio appare in colore scuroed il tungsteno in chiaro.
La superficie è strutturata a“terrazze”, che si estendono per vari micrometri e sonodelimitate da scalini monoatomici.
A causa dell'elevatamobilità, gli atomi di Pd diffondono rapidamente sullasuperficie del cristallo, sino a che non rimangonointrappolati e si leagano al sostrato. Questo avviene inprossimità degli scalini, dove si accumulano degli atomi esi formano domini che crescono fino al completamento diuno stato di atomi.
Le isole grigie sono dovute ad atomidi carbonio, che contamina la superficie. Dopo che ilprimo strato di atomi è stato completato, la crescitaprosegue con lo strato successivo oppure la formazione dicristalli tridimensionali. Il numero di strati completiche si possono ottenere dipende da vari fattori, quali ladistanza reticolare degli elemeti considerati e latemperatura di crescita.
Viene raffigurata una regionedi 10 µm, dove il palladio appare in colore scuroed il tungsteno in chiaro.
La superficie è strutturata a“terrazze”, che si estendono per vari micrometri e sonodelimitate da scalini monoatomici.
A causa dell'elevatamobilità, gli atomi di Pd diffondono rapidamente sullasuperficie del cristallo, sino a che non rimangonointrappolati e si leagano al sostrato. Questo avviene inprossimità degli scalini, dove si accumulano degli atomi esi formano domini che crescono fino al completamento diuno stato di atomi.
Le isole grigie sono dovute ad atomidi carbonio, che contamina la superficie. Dopo che ilprimo strato di atomi è stato completato, la crescitaprosegue con lo strato successivo oppure la formazione dicristalli tridimensionali. Il numero di strati completiche si possono ottenere dipende da vari fattori, quali ladistanza reticolare degli elemeti considerati e latemperatura di crescita.
La tecnica
Microscopio elettronico a bassa energia (LEEM)
Il microscopio a elettroni di bassa energia (Low EnergyElectron Microscope) è un potente strumento per osservareprocessi dinamici su superfici e interfacce.
L'elevatarisoluzione laterale del LEEM rende adatto il suo impiegoallo studio di sistemi di atomi e molecole su scalamesoscopica (una scala che si estende dal micrometro sinoad alcune decine di nanometri). La realizazzione del LEEMè stata dimostrata solo recentemente, nonostante questotipo di microscopio fosse stato ideato già nel 1962.Per sondare il campione in esame Il LEEM usa un fascio di elettroni. A differenza del microscopio elettronico a trasmissione (TEM),l'energia degli elettroni è molto bassa (al massimoqualche decina di eV), per permettere loro diinteragire solo con gli atomi più prossimi allasuperficie. Se il campione à cristallino, ovvero i suoiatomi sono disposti su un reticolo ordinato, gli elettroniche vengono riflessi portano con sè importantiinformazioni sulla struttura della superficie, grazie alfenomeno della diffrazione. Nel LEEM, si usa solitamenteil fascio primario di diffrazione, che à molto intenso. Uncomplesso sistema di lenti elettro-magnetiche permette diingrandire questo fascio e di proiettarlo su un detectoral fosforo, in modo che una videocamera possa acquisireimmagini in tempo reale. Il LEEM à quindi particolarmenteadatto per l'osservazione di processi quali la cresciatadi film sottili, o le transizioni di fase nella strutturadi una superficie, e ancora reazioni chimicheoscillatorie, dove si creano figure microscopiche dovutealla auto-organizzazione di atomi e molecole.
L'elevatarisoluzione laterale del LEEM rende adatto il suo impiegoallo studio di sistemi di atomi e molecole su scalamesoscopica (una scala che si estende dal micrometro sinoad alcune decine di nanometri). La realizazzione del LEEMè stata dimostrata solo recentemente, nonostante questotipo di microscopio fosse stato ideato già nel 1962.Per sondare il campione in esame Il LEEM usa un fascio di elettroni. A differenza del microscopio elettronico a trasmissione (TEM),l'energia degli elettroni è molto bassa (al massimoqualche decina di eV), per permettere loro diinteragire solo con gli atomi più prossimi allasuperficie. Se il campione à cristallino, ovvero i suoiatomi sono disposti su un reticolo ordinato, gli elettroniche vengono riflessi portano con sè importantiinformazioni sulla struttura della superficie, grazie alfenomeno della diffrazione. Nel LEEM, si usa solitamenteil fascio primario di diffrazione, che à molto intenso. Uncomplesso sistema di lenti elettro-magnetiche permette diingrandire questo fascio e di proiettarlo su un detectoral fosforo, in modo che una videocamera possa acquisireimmagini in tempo reale. Il LEEM à quindi particolarmenteadatto per l'osservazione di processi quali la cresciatadi film sottili, o le transizioni di fase nella strutturadi una superficie, e ancora reazioni chimicheoscillatorie, dove si creano figure microscopiche dovutealla auto-organizzazione di atomi e molecole.
Cos'e' controluce
Controluce è una raccolta di immagini scientifiche provenienti dai laboratori di ricerca.
La scienza procede per modelli e anche per immagini. L'osservazione dei fenomeni, gli esperimenti di laboratorio, l'intuizione matematica, le simulazioni al computer utilizzano in molti casi la sintesi e la capacità evocativa di un'immagine. Sopratutto, le immagini sono un irrinunciablile ingrediente della comunicazione della scienza, sia interna che esterna a una certa disciplina.
Le immagini di Controluce vengono scelte e descritte da Ulisse con un lavoro di confronto e di dialogo con gli scienziati che le hanno prodotte. Si tratta di immagini che nascono direttamente dall'attività di ricerca, ma che hanno un alto potenziale comunicativo anche per un pubblico più ampio.
