Дослідники з Нью-Йоркського університету розробили спосіб візуалізації для вивчення внутрішньої структури кристалів. Технологія “Crystal Clear” поєднує використання прозорих частинок і мікроскопів з лазерами, щоб будувати тривимірні моделі, відображаючи кожен елемент кристалічної решітки.
Під час вивчення кристалів учені аналізують структури, що складаються не з атомів, а з колоїдних частинок – крихітних сфер. Ці частинки діаметром близько 1 мкм набагато більші за атоми, і тому їх легше побачити під мікроскопом. Для аналізу дослідники розробили прозорі колоїдні частинки і додали молекули барвника, щоб позначити їх.
Колоїдні частинки можна вивчати під мікроскопом, але традиційні методи спостереження відображають тільки зовнішні поверхні сформованих такими частинками кристалів. Щоб зазирнути всередину, дослідники використовували конфокальну мікроскопію: метод, у якому лазерний промінь сканує матеріал, викликаючи цілеспрямовану флуоресценцію молекул барвника.
Проникаючи крізь прозорі частинки, лазерний промінь сканує кожну двовимірну площину кристала. Об’єднуючи знімки, дослідники формують тривимірну цифрову модель і можуть визначити місце розташування кожної частинки. Моделі можна обертати, розрізати на частини і розбирати, щоб зазирнути всередину кристалів і побачити будь-які дефекти.
Розташування атомів і дефектів у решітці визначає унікальні властивості кристалів. Наприклад, азотні вакансії в алмазах використовують для квантових обчислень. Розуміючи як формуються, зростають і змінюються такі матеріали, дослідники хочуть навчитися створювати досконаліші кристали для різних практичних завдань.