ENGINEERINGNET.BE - Tot nu toe was niemand er nog in geslaagd om goede beelden te maken met daarin zware en zeer lichte atomen, zoals waterstof. Bart Kooi, hoogleraar Nanostructured Materials aan de RUG, wist dit met zijn collega’s te realiseren dankzij een nieuwe transmissie elektronenmicroscoop (TEM).
Verschillende innovaties waarover deze TEM beschikt, maakten het mogelijk om zowel titanium als waterstof zichtbaar te maken. Zware atomen zijn zichtbaar doordat zij de elektronen waarmee het monster wordt ‘belicht’ verstrooien. De verstrooide elektronen worden bij voorkeur opgevangen door hoge-hoek detectoren.
Kooi: ‘Maar waterstof is te licht om elektronen zo te verstrooien, voor die atomen moeten we gebruik maken van lage-hoek verstrooiing, via elektronengolven.’ Alleen veroorzaakt het materiaal interferentie van de golven, wat het tot nu toe zo goed als onmogelijk maakte om waterstofatomen goed te zien.
De golven zijn opgevangen door de lage-hoek detector. De nieuwe microscoop heeft daarvoor een ronde detector die in vier segmenten is opgedeeld. Door verschillen in de golven die de tegenover elkaar liggende segmenten passeren te analyseren en te kijken naar de veranderingen die optreden als de elektronenbundel langs het monster scant, is het mogelijk de interferentie weg te filteren zodat de waterstofatomen zichtbaar worden.
‘Je moet natuurlijk allereerst een microscoop hebben die kan scannen met een elektronenstraal die dunner is dan de afstand tussen de atomen. Vervolgens is er de combinatie van de gesegmenteerde detector en de software die de informatie analyseert waardoor het lukt de atomen te zien’, aldus Kooi.
De groep van Kooi voegde verschillende filters voor ruis toe aan de software en testte deze. Ze voerden ook computersimulaties uit die zijn gebruikt als vergelijkingsmateriaal voor de beelden.
Het onderzoek laat zien hoe de interactie van waterstof met het metaal verloopt, wat nuttig is voor onderzoek naar materialen voor waterstofopslag. Ook is het mogelijk om deze techniek toe te passen op andere lichte atomen, zoals zuurstof, stikstof of boor. Die zijn belangrijk voor allerlei nanomaterialen.
Video:
