Análisis estructural y químico átomo por átomo por microscopía electrónica de campo oscuro anular

Área de la Ciencia:

• Ciencia de los materiales Ciencia de los materiales.
• Nanotecnología La nanotecnología es la nanotecnología.
• Química Analítica La Química Analítica es la

Sus antecedentes:

• La microscopía electrónica de transmisión (TEM, por sus siglas en inglés) se ha imaginado durante mucho tiempo para la obtención de imágenes a nivel atómico.
• Las ópticas corregidas por aberración han avanzado significativamente las capacidades de TEM.
• Resolver e identificar todos los átomos en materiales no periódicos y de múltiples elementos sigue siendo un desafío.

Objetivo del estudio:

• Para demostrar la obtención de imágenes átomo por átomo y la identificación química en materiales ultrafinos.
• Para analizar los defectos de sustitución en una sola capa de nitruro de boro hexagonal (h-BN).
• Para lograr la resolución directa de las distorsiones estructurales a escala atómica.

Principales métodos:

• Utilizó microscopía electrónica de transmisión de barrido corregida por aberración (STEM) con imágenes de campo oscuro anular (ADF).
• Operó el STEM a baja tensión para una mayor sensibilidad.
• Empleado cálculos de la teoría funcional de la densidad (DFT) para la verificación.

Principales resultados:

• Con éxito se resolvió e identificó el tipo químico de cada átomo en la monocapa h-BN.
• Se detectaron y caracterizaron tres tipos de defectos de sustitución: C en B, C en N, y O en N sitios.
• Las distorsiones en el plano directamente observadas de aproximadamente 0,1 Å causadas por sustituciones.

Conclusiones:

• El análisis estructural y químico átomo por átomo ahora es posible para los átomos resistentes al daño por radiación en láminas ultrafinas.
• Esta técnica proporciona una visión sin precedentes de los defectos a escala atómica y su impacto en la estructura del material.
• Los hallazgos allanan el camino para la caracterización avanzada de materiales 2D y nanoestructuras.