Надвисокочастотні акустичні хвилі візуалізують структури розміром кілька нанометрів.
Дослідники з японського Інституту фізико-хімічних досліджень (RIKEN) розробили технологію ультразвукової візуалізації з високою роздільною здатністю. Надвисокочастотні акустичні хвилі можна використовувати для пошуку прихованих наноскопічних дефектів в матеріалах.
Фізики використовували надшвидкий трансмісійний електронний мікроскоп (UTEM) для виявлення звукових хвиль, що генеруються 200-нанометровим отвором в центрі надтонкої кремнієвої пластини. UTEM використовує два лазерних промені з невеликою затримкою між ними. Один промінь висвітлює зразок, а інший генерує ультракороткий імпульс електронів в мікроскопі.
У серії експериментів вчені продемонстрували, що створена установка забезпечує високу якість і точність зображення. При цьому створена установка дозволяє збирати дані з пікосекундної швидкістю, необхідної для спостереження наноструктур.
Схема експериментальної установки. Лазер зліва дає два промені, один взаємодіє з електронним променем мікроскопа, а інший (нижній промінь) освітлює зразок. Фото: RIKEN Center for Emergent Matter Science
У медичних приладах УЗД використовуються звукові хвилі з довжиною хвилі кілька міліметрів. Цього достатньо для спостереження за внутрішніми органами або розвитком плода. Але для дослідження наноструктур довжина хвилі повинна бути істотно менше, пояснюють фізики.
Технології створення таких високочастотних звукових хвиль давно відомі: для їх генерації в металах і напівпровідниках вже кілька десятиліть використовуються ультракороткі лазерні імпульси. Але виявити їх набагато складніше, оскільки для цього потрібно розробити детектори, здатні досягати нанометрового просторового розрішення і фіксувати дані з пікосекундної частотою.