Name: picometer-precision atomic position tracking through electron microscopy
Uploaded: 2021-07-03T14:00:00
Duration: 15 min 4 s
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एल.M और एनए का काम पेन स्टेट सेंटर फॉर नैनोस्केल साइंसेज द्वारा समर्थित है, जो अनुदान संख्या डीएमआर-2011839 (2020 - 2026) के तहत एनएसएफ एमआरसेक है। D.M ORNL की प्रयोगशाला निर्देशित अनुसंधान और विकास (LDRD) कार्यक्रम है, जो यूटी-Batelle, LLC द्वारा प्रबंधित किया जाता है द्वारा समर्थित था, अमेरिका के ऊर्जा विभाग (डीओई) के लिए । ए.C और एनए वैज्ञानिक अनुसंधान (AFOSR) कार्यक्रम FA9550-18-1-0277 के रूप में के रूप में अच्छी तरह से खेल मुरली, 10059059-समर्थन के लिए पेन के वायु सेना कार्यालय स्वीकार करते हैं ।

<ol>
	<li>Batson, P. E., Dellby, N., Krivanek, O. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sub-a&#229;ngstrom+resolution+using+aberration+corrected+electron+optics.">Sub-a&#229;ngstrom resolution using aberration corrected electron optics.</a> Nature. , (2002).</li><li>Haider, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electron+microscopy+image+enhanced.">Electron microscopy image enhanced.</a> Nature. , (1998).</li><li>Muller, D. A., Nakagawa, N., Ohtomo, A., Grazul, J. L., Hwang, H. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Atomic-scale+imaging+of+nanoengineered+oxygen+vacancy+profiles+in+SrTiO3.">Atomic-scale imaging of nanoengineered oxygen vacancy profiles in SrTiO3.</a> Nature. , (2004).</li><li>Findlay, S. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Robust+atomic+resolution+imaging+of+light+elements+using+scanning+transmission+electron+microscopy.">Robust atomic resolution imaging of light elements using scanning transmission electron microscopy.</a> Applied Physics Letters. , (2009).</li><li>Tate, M. W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High+Dynamic+Range+Pixel+Array+Detector+for+Scanning+Transmission+Electron+Microscopy.">High Dynamic Range Pixel Array Detector for Scanning Transmission Electron Microscopy.</a> Microscopy and Microanalysis. , (2016).</li><li>Rodenburg, J. M., McCallum, B. C., Nellist, P. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Experimental+tests+on+double-resolution+coherent+imaging+via+STEM.">Experimental tests on double-resolution coherent imaging via STEM.</a> Ultramicroscopy. 48, 304-314 (1993).</li><li>Jiang, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electron+ptychography+of+2D+materials+to+deep+sub-&#229;ngstr&#246;m+resolution.">Electron ptychography of 2D materials to deep sub-&#229;ngstr&#246;m resolution.</a> Nature. 559, 343-349 (2018).</li><li>Yang, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Deciphering+chemical+order/disorder+and+material+properties+at+the+single-atom+level.">Deciphering chemical order/disorder and material properties at the single-atom level.</a> Nature. , (2017).</li><li>Bals, S., Van Aert, S., Van Tendeloo, G., &#193;vila-Brande, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Statistical+estimation+of+atomic+positions+from+exit+wave+reconstruction+with+a+precision+in+the+picometer+range.">Statistical estimation of atomic positions from exit wave reconstruction with a precision in the picometer range.</a> Physics Review Letters. , (2006).</li><li>Kim, Y. M., He, J., Biegalski, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Probing+oxygen+vacancy+concentration+and+homogeneity+in+solid-oxide+fuel-cell+cathode+materials+on+the+subunit-cell+level.">Probing oxygen vacancy concentration and homogeneity in solid-oxide fuel-cell cathode materials on the subunit-cell level.</a> Nature Mater. 11, (2012).</li><li>Azizi, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Defect+Coupling+and+Sub-Angstrom+Structural+Distortions+in+W1-xMoxS2+Monolayers.">Defect Coupling and Sub-Angstrom Structural Distortions in W1-xMoxS2 Monolayers.</a> Nano Letters. , (2017).</li><li>Reifsnyder Hickey, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Illuminating+Invisible+Grain+Boundaries+in+Coalesced+Single-Orientation+WS2+Monolayer+Films.">Illuminating Invisible Grain Boundaries in Coalesced Single-Orientation WS2 Monolayer Films.</a> arXiv. , (2020).</li><li>Mukherjee, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Atomic-scale+measurement+of+polar+entropy.">Atomic-scale measurement of polar entropy.</a> Physics Review B. 100, 1-21 (2019).</li><li>Yadav, A. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Observation+of+polar+vortices+in+oxide+superlattices.">Observation of polar vortices in oxide superlattices.</a> Nature. , (2016).</li><li>Yankovich, A. B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Non-rigid+registration+and+non-local+principle+component+analysis+to+improve+electron+microscopy+spectrum+images.">Non-rigid registration and non-local principle component analysis to improve electron microscopy spectrum images.</a> Nanotechnology. , (2016).</li><li>Ishizuka, K., Abe, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Improvement+of+Spatial+Resolution+of+STEM-HAADF+Image+by+Maximum-Entropy+and+Richardson-Lucy+Deconvolution.">Improvement of Spatial Resolution of STEM-HAADF Image by Maximum-Entropy and Richardson-Lucy Deconvolution.</a> EMC. , (2004).</li><li>Ophus, C., Ciston, J., Nelson, C. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Correcting+nonlinear+drift+distortion+of+scanning+probe+and+scanning+transmission+electron+microscopies+from+image+pairs+with+orthogonal+scan+directions.">Correcting nonlinear drift distortion of scanning probe and scanning transmission electron microscopies from image pairs with orthogonal scan directions.</a> Ultramicroscopy. , (2016).</li><li>Lee, C. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Deep+learning+enabled+strain+mapping+of+single-atom+defects+in+two-dimensional+transition+metal+dichalcogenides+with+sub-picometer+precision.">Deep learning enabled strain mapping of single-atom defects in two-dimensional transition metal dichalcogenides with sub-picometer precision.</a> Nano Letters. , (2020).</li><li>Savitzky, B. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bending+and+breaking+of+stripes+in+a+charge+ordered+manganite.">Bending and breaking of stripes in a charge ordered manganite.</a> Nature Communications. 8, 1-6 (2017).</li><li>Stone, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Atomic+scale+imaging+of+competing+polar+states+in+a+Ruddlesden-Popper+layered+oxide.">Atomic scale imaging of competing polar states in a Ruddlesden-Popper layered oxide.</a> Natature Communications. 7, 1-9 (2016).</li><li>Mukherjee, D., Miao, L., Stone, G., Alem, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=mpfit:+a+robust+method+for+fitting+atomic+resolution+images+with+multiple+Gaussian+peaks.">mpfit: a robust method for fitting atomic resolution images with multiple Gaussian peaks.</a> Advanced Structural and Chemical Imaging. , (2020).</li><li>Wang, Y., Salzberger, U., Sigle, W., Eren Suyolcu, Y., van Aken, P. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Oxygen+octahedra+picker:+A+software+tool+to+extract+quantitative+information+from+STEM+images.">Oxygen octahedra picker: A software tool to extract quantitative information from STEM images.</a> Ultramicroscopy. 168, 46-52 (2016).</li><li>Nord, M., Vullum, P. E., MacLaren, I., Tybell, T., Holmestad, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Atomap:+a+new+software+tool+for+the+automated+analysis+of+atomic+resolution+images+using+two-dimensional+Gaussian+fitting.">Atomap: a new software tool for the automated analysis of atomic resolution images using two-dimensional Gaussian fitting.</a> Advanced Structral and Chemical Imaging. 3, 9 (2017).</li><li>De Backer, A., vanden Bos, K. H. W., Vanden Broek, W., Sijbers, J., Van Aert, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=StatSTEM:+An+efficient+approach+for+accurate+and+precise+model-based+quantification+of+atomic+resolution+electron+microscopy+images.">StatSTEM: An efficient approach for accurate and precise model-based quantification of atomic resolution electron microscopy images.</a> Ultramicroscopy. 171, 104-116 (2016).</li><li>Yankovich, A. B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Picometre-precision+analysis+of+scanning+transmission+electron+microscopy+images+of+platinum+nanocatalysts.">Picometre-precision analysis of scanning transmission electron microscopy images of platinum nanocatalysts.</a> Nature Communications. , (2014).</li></ol>

लेखकों के पास खुलासा करने के लिए कुछ नहीं है ।

आधुनिक स्कैनिंग ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप (स्टेम) में गोलाकार विचलन सुधार के विकास ने सूक्ष्मकॉपिस्टों को उप-अंगस्ट्रॉम आकार के इलेक्ट्रॉन बीम1,2के साथ क्रिस्टल की जांच करने में सक्षम बनाया है। इसने विभिन्न प्रकार के क्रिस्टलों में अलग - अलग परमाणु स्तंभों की इमेजिंग की अनुमति दी है जिसमें भारी और हल्के दोनों तत्वों के लिए व्याख्यायोग्य परमाणु संकल्प छवियांहैं 3,4. पिक्सेलयुक्त प्रत्यक्ष इलेक्ट्रॉन डिटेक्टरों और डेटा विश्लेषण एल्गोरिदम में हाल की घटनाओं ने चरण पुनर्निर्माण इमेजिंग तकनीकों को सक्षम किया है, जैसे कि ptychography, स्थानिक संकल्प में लगभग 30 बजे5,6,7तक और सुधार के साथ। इसके अतिरिक्त, स्टेम टोमोग्राफी में हाल ही में हुई प्रगति ने एकल नैनो-कण8के त्रि-आयामी परमाणु संकल्प पुनर्निर्माण को भी सक्षम बनाया है। इस प्रकार इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप उच्च परिशुद्धता और साइट-विशिष्टता दोनों के साथ सामग्री में संरचनात्मक गुणों की मात्रा निर्धारित करने के लिए एक असाधारण शक्तिशाली उपकरण बन गया है।
डेटा इनपुट के रूप में अल्ट्रा-हाई रिज़ॉल्यूशन स्टेम छवियों के साथ, परमाणु पैमाने9,10पर क्रिस्टल से भौतिक जानकारी निकालने के लिए संरचनात्मक विकृतियों के प्रत्यक्ष माप किए गए थे। उदाहरण के लिए,डब्ल्यूएस 2 मोनोलेयर में मो डॉपैंट और एक एस रिक्ति के बीच दोष युग्मन को सीधे परमाणु स्थितियों को मापकर और फिर अनुमानित बांड लंबाई11की गणना करके कल्पना की गई थी। इसके अलावा, क्रिस्टल इंटरफेस पर माप, जैसे मोनोलेयरडब्ल्यूएस 2में एकजुट अनाज की सीमाएं, स्थानीय परमाणु व्यवस्था12का प्रदर्शन कर सकती हैं। लिएनबीओ3 में फेरोइलेक्ट्रिक डोमेन दीवारों पर किए गए अंतरफेशियल विश्लेषण से पता चला है कि डोमेन वॉल को इसिंग और नील राज्यों का संयोजनबताया गयाहै । एक अन्य उदाहरण एसआरटीआईओ 3 -पीबीटीआईओ3सुपरलैटिक्स में प्राप्त ध्रुवीय भंवरसंरचनाओं का दृश्य है, जो स्ट्रोंटियम और लीड कॉलम पदों14के संबंध में टाइटेनियम परमाणु स्तंभ विस्थापन की गणना के माध्यम से हासिल किया गया है। अंत में, कंप्यूटर विजन एल्गोरिदम में प्रगति, जैसे गैर-स्थानीय सिद्धांत घटक विश्लेषण15,रिचर्डसन और लुसी डिकोवोोल्यूशन16,गैर-रैखिक पंजीकरण17के साथ बहाव-सुधार, और डीप लर्निंग के साथ पैटर्न मान्यता के साथ, उप-पिकोमीटर सटीकता18के लिए माप की सटीकता को काफी मजबूत किया है। ऐसा ही एक उदाहरण सिग्नल-टू-शोर अनुपात को बढ़ाने के लिए कई फास्ट-स्कैन क्रायोजेनिक-स्टेम छवियों का संरेखण और छवि पंजीकरण है। इसके बाद, फोरियर-मास्किंग तकनीक को क्रिस्टल में चार्ज घनत्व तरंगों का विश्लेषण करने के लिए सीधे आवधिक जाली विरूपण19की कल्पना करके लागू किया गया था। हालांकि अविश्वसनीय विचलन-सही स्टेम इंस्ट्रूमेंटेशन दुनिया भर के शोधकर्ताओं के लिए तेजी से सुलभ है, उन्नत डेटा विश्लेषण प्रक्रियाओं और तरीकों असामान्य और डेटा विश्लेषण में अनुभव के बिना एक के लिए एक विशाल बाधा रहते हैं ।
वर्तमान कार्य में, हम परमाणु संकल्प स्टेम छवियों की मेट्रोलॉजी के लिए पूरा मार्ग प्रदर्शित करते हैं। इस प्रक्रिया में सबसे पहले एक विपथन-सही माइक्रोस्कोप के साथ स्टेम छवियों को प्राप्त करना शामिल है जिसके बाद उन्नत माप सटीकता के लिए अधिग्रहण के बाद की निंदा/बहाव-सुधार किया जाता है । इसके बाद हम परमाणु स्तंभों को20,21 से अधिक ओवरलैपिंग के लिए या तो 2डी-गॉसियन सिंगल पीक फिटिंग या मल्टी-पीक फिटिंग दिनचर्या के साथ परमाणु स्तंभ पदों को स्पष्ट रूप से हल करने और सटीक रूप से निर्धारित करने के लिए मौजूदा तरीकों पर आगे चर्चाकरेंगे। अंत में, इस ट्यूटोरियल जाली विरूपण के मात्राकरण के लिए तरीकों पर चर्चा करेंगे/क्रिस्टल संरचनाओं के भीतर या दोषों/इंटरफेस पर जहां जाली आवधिकता बाधित है । हम एक ग्राफिकल यूजर इंटरफेस (जीयूआई) के साथ एक सरल स्व-विकसित मुफ्त मैटलैब ऐप (ईज़ी-स्टेम) भी पेश करेंगे जो समर्पित विश्लेषण कोड या सॉफ्टवेयर लिखने की आवश्यकता के बिना स्टेम छवियों के विश्लेषण में मदद कर सकता है। यहां प्रस्तुत उन्नत डेटा विश्लेषण विधियों को दोष छूट, स्थानीय संरचनात्मक विकृतियों, स्थानीय चरण परिवर्तनों और सामग्रियों की एक विस्तृत श्रृंखला में गैर-केंद्रीकरण के स्थानीय मात्राकरण के लिए लागू किया जा सकता है।

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>EASY-STEM</td>
			<td>Nasim Alem Group, Pennsylvania State University</td>
			<td></td>
			<td>Matlab app for STEM image processing; Download link: https://github.com/miaoleixin1994/EASY-STEM.git</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>JoVE article example script</td>
			<td>Nasim Alem Group, Pennsylvania State University</td>
			<td></td>
			<td>Example Script for sorting atoms in unit cells</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Matlab Optimization Tool Box</td>
			<td>MathWorks</td>
			<td></td>
			<td>Optimization add-on packge in Matlab</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Matlab</td>
			<td>MathWorks</td>
			<td></td>
			<td>Numerical calculation software</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Matlab: Image Processing Tool Box</td>
			<td>MathWorks</td>
			<td></td>
			<td>Image processing add-on packge in Matlab</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

picometer-precision atomic position tracking through electron microscopy

आधुनिक विपथन-सही स्कैनिंग ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप (एसी-स्टेम) ने उप-अंगस्ट्रॉम संकल्प के साथ परमाणु स्तंभों के प्रत्यक्ष दृश्य को सफलतापूर्वक प्राप्त किया है। इस महत्वपूर्ण प्रगति के साथ, उन्नत छवि परिमाणीकरण और विश्लेषण अभी भी शुरुआती दौर में हैं। इस काम में, हम परमाणु संकल्प स्कैनिंग ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी (स्टेम) छवियों की मेट्रोलॉजी के लिए पूरा मार्ग प्रस्तुत करते हैं । इसमें उच्च गुणवत्ता वाली स्टेम छवियों को प्राप्त करने के लिए (1) सुझाव शामिल हैं; (2) माप सटीकता बढ़ाने के लिए डेनोइसिंग और बहाव-सुधार; (3) प्रारंभिक परमाणु स्थिति प्राप्त करना; (4) यूनिट सेल वैक्टर के आधार पर परमाणुओं को अनुक्रमित करना; (5) थोड़ा अतिव्यापी परमाणु स्तंभों के लिए या तो 2D-गॉसियन एकल चोटी फिटिंग या (6) बहु-पीक फिटिंग दिनचर्या के साथ परमाणु स्तंभ पदों की मात्रा; (7) क्रिस्टल संरचनाओं के भीतर या दोषों/इंटरफेस पर जहां जाली आवधिकता बाधित होती है, जाली विरूपण/तनाव का मात्राकरण; और (8) विश्लेषण की कल्पना और प्रस्तुत करने के लिए कुछ सामान्य तरीके।
इसके अलावा, एक ग्राफिकल यूजर इंटरफेस (जीयूआई) के साथ एक सरल स्व-विकसित मुफ्त मैटलैब ऐप (ईज़ी-स्टेम) प्रस्तुत किया जाएगा। जीयूआई समर्पित विश्लेषण कोड या सॉफ्टवेयर लिखने की आवश्यकता के बिना स्टेम छवियों के विश्लेषण में सहायता कर सकता है। यहां प्रस्तुत उन्नत डेटा विश्लेषण विधियों को दोष छूट, स्थानीय संरचनात्मक विकृतियों, स्थानीय चरण परिवर्तनों और सामग्रियों की एक विस्तृत श्रृंखला में गैर-केंद्रीकरण के स्थानीय मात्राकरण के लिए लागू किया जा सकता है।

चित्र 3 प्रोटोकॉल में चरण 1 और 2 का पालन करके परमाणु स्थिति ट्रैकिंग के उदाहरण परिणामों को दर्शाता है। एबीओ 3 पेरोवस्काइट की एक इकाई सेल की एक कच्ची एडीएफ-स्टेम छवि चित्रा3ए में दिखाई गई है, और इसकी तीव्रता प्रोफ़ाइल को चित्र 3बीमें 3-डी में प्लॉट किया गया है। चित्रा 3सी चित्रा 3 एमें स्टेम छवि पर गॉसियन फ़िल्टरिंग लागू होने के बाद परिणाम दिखाता है और तीव्रता प्रोफाइल को चित्र 3 डीमें प्लॉट किया गया है। प्रारंभिक स्थिति छवि में स्थानीय मैक्सिमा को खोजने के द्वारा निर्धारित की जाती है और स्थिति चित्र 3ईमें पीले घेरे द्वारा इंगित की जाती है। परमाणु स्थितियों को यूनिट सेल वेक्टर के आधार पर अनुक्रमित किया जाता है और चित्र 3एफ में दिखाया जाता है। प्रारंभिक स्थिति पाए जाने और अनुक्रमित होने के बाद, माप को और अधिक परिष्कृत करने के लिए 2डी-गॉसियन फिटिंग लागू की जाती है। चित्रा 3जी और चित्रा 3hमें, फिट पदों को लाल घेरे के रूप में इंगित किया जाता है, माप परिशुद्धता में सुधार होता है क्योंकि परिष्कृत स्थिति प्रारंभिक स्थितियों (पीले घेरे) की तुलना में केंद्र के करीब होती है। अंत में, ओवरलैपिंग तीव्रता पर एमपीफिट एल्गोरिदम को लागू करने का लाभ BaMnSb2 क्रिस्टल(चित्रा 3i)की एडीएफ-स्टेम छवि में प्रदर्शित किया गया है। नियमित रूप से 2D-गॉसियन फिटिंग (लाल घेरे) पीले तीर द्वारा हाइलाइट किए गए एमएन कॉलम पर गंभीर रूप से विफल हो जाती है, जबकि एमपीफिट एल्गोरिदम पदों को अधिक सटीकता से निर्धारित कर सकता है (हरे रंग का हलकान)।
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/62164/62164fig04.jpg"> चित्रा 4:सीए 3 आरयू2ओ7 (सीआरओ) की HAADF-STEM छवि। (क)क्रिस्टल संरचना योजनाबद्ध आरोपित के साथ सीए3आरयू2ओ7 (सीआरओ) क्रिस्टल की एडीएफ-स्टेम छवि की बढ़ाया छवि । पेरोवस्काइट परत में सीए परमाणु के सापेक्ष विस्थापन को पीले तीर से हाइलाइट किया गया है। (ख)बहाव-सही और सीआरओ की एडीएफ-स्टेम छवि और(ग)परिष्कृत परमाणु पदों (लाल डॉट्स) के साथ । (घ)पेरोवस्काइट परत में ऊपरी (लाल), केंद्र (नीला) और निचले (पीले) सीए परमाणुओं की पहचान करने के लिए एक अनुक्रमण प्रणाली का उपयोग करने का एक उदाहरण । <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/62164/62164fig04large.jpg" target="_blank">कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।</a>
सीए 3 आरयू2ओ7 (सीआरओ) की HAADF-STEM छवि चित्रा 4a और चित्रा 4b (मढ़ा क्रिस्टल संरचना के साथ) में दिखाया गया है । सीआरओ ध्रुवीय अंतरिक्ष समूह A21am के साथ एक रुडलेस्डेन-पॉपर चरण पेरोवस्काइट क्रिस्टल है। ADF-स्टेम इमेजिंग भारी तत्वों से इसके विपरीत अच्छी तरह से पता चलता है (सीए और आरयू), लेकिन ओ परमाणुओं के रूप में हल्के परमाणुओं काफी मजबूत बीम तितर बितर नहीं कर रहे है HAADF डिटेक्टरों के साथ दिखाई नहीं है । क्रिस्टल संरचना की गैर-सेंट्रोसमरूपता ओ ऑक्टाहेड्रा के झुकाव के कारण होती है और डबल पेरोवस्काइट परत के केंद्र में सीए परमाणु के विस्थापन का विश्लेषण करके एडीएफ-स्टेम छवियों में कल्पना की जा सकती है। प्रोटोकॉल अनुभाग में सूचीबद्ध चरणों का पालन करके, इस छवि में सभी परमाणु पदों फिट 2D-गॉसियन चोटियों के केंद्रों को खोजने के द्वारा स्थित किया जा सकता है, जैसा कि चित्रा 4cमें दिखाया गया है। इसके अलावा, अनुक्रमण प्रणाली का उपयोग करते हुए, चरण 3.2 में, यूनिट सेल में प्रत्येक प्रकार के परमाणु की पहचान की जा सकती है और आगे की प्रसंस्करण के लिए उपयोग किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, पेरोवस्काइट डबल लेयर के ऊपरी, केंद्र और निचले हिस्से में सीए परमाणुओं को आसानी से पहचाना जा सकता है और उनकी स्थिति को विभिन्न रंगों से भरे हलकों के साथ प्रस्तुत किया जाता है, जैसा कि चित्रा 4dमें दिखाया गया है।
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/62164/62164fig05.jpg"> चित्र 5:भौतिक जानकारी। (क)वेक्टर मानचित्र के कार्यान्वयन का एक उदाहरण जिसमें केंद्र सीए विस्थापन पैटर्न से प्राप्त ध्रुवीकरण को दर्शाया गया है । तीर अभिविन्यास (दाईं ओर लाल, बाईं ओर नीले रंग) के आधार पर रंगीन होते हैं। ऊर्ध्वाधर 90 डिग्री सिर से सिर और सिर से पूंछ डोमेन दीवारों नीले तीर के साथ संकेत दिया जाता है और एक क्षैतिज 180 ° डोमेन दीवार एक लाल तीर के साथ संकेत दिया जाता है। (ख)ध्रुवीकरण को दर्शाने वाले झूठे रंग के नक्शे के कार्यान्वयन का एक उदाहरण । रंग बाएं (पीले) और दाएं (बैंगनी) दिशाओं में परिमाण को इंगित करता है। कम परिमाण फीका रंग में परिणाम है। (ग)झूठे रंग के नक्शे के कार्यान्वयन का एक उदाहरण जिसमें छवि में εxx तनाव को दर्शाया गया है । रंग तन्य (लाल) और संपीड़न (नीला) तनाव के मूल्य को इंगित करता है। <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/62164/62164fig05large.jpg" target="_blank">कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।</a>
स्टेम छवियों में परमाणुओं की स्थिति और अनुक्रमण के बाद, भौतिक जानकारी को विभिन्न प्रकार के भूखंडों के माध्यम से निकाला और कल्पना की जा सकती है, जैसा कि चित्र 5में दिखाया गया है। ध्रुवीकरण की दिशा दिखाने वाले वेक्टर मैप को चित्र 5एमें दिखाया गया है । तीर अनुमानित ध्रुवीकरण दिशा की ओर इशारा करते हैं, और उनके अभिविन्यास के आधार पर तीरों को रंगकर, एक ऊर्ध्वाधर सिर-से-सिर 90 डिग्री डोमेन दीवार (नीले तीर के साथ लेबल), और एक क्षैतिज 180° डोमेन दीवार (लाल तीर के साथ लेबल) छवि के शीर्ष पर दिखाया गया है। चित्रा 5bमें दिखाए गए झूठे रंग के नक्शे का निर्माण करके, केंद्र में लुप्त होती रंग के माध्यम से एक कम ध्रुवीय विस्थापन परिमाण देखा जा सकता है, और इस प्रकार सिर से पूंछ डोमेन दीवार की कल्पना की जा सकती है। वेक्टर मानचित्र और झूठे रंग के नक्शे के संयोजन से, तीन डोमेन दीवारों द्वारा गठित टी-जंक्शन को एडीएफ-स्टेम छवि में दिखाया गया है। इसके अतिरिक्त, छवि मापा में प्रत्येक इकाई सेल के आयाम के साथ, एक εxx तनाव नक्शा का निर्माण किया जा सकता है, जैसा कि चित्रा 5cमें दिखाया गया है।

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Picometer-Precision Atomic Position Tracking through Electron Microscopy

यह काम परमाणु संकल्प संचरण इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी इमेजिंग में परमाणु स्थिति ट्रैकिंग के लिए एक कार्यप्रवाह प्रस्तुत करता है। यह वर्कफ्लो ओपन-सोर्स मैटलैब ऐप (ईज़ी-स्टेम) का उपयोग करके किया जाता है।

इलेक्ट्रोन माइक्रोस्कोपी के माध्यम से पिकोमीटर-सटीक परमाणु स्थिति ट्रैकिंग

The modern aberration-corrected scanning transmission electron microscopes (AC-STEM) have successfully achieved direct visualization of atomic columns ...

Research

JoVE Journal

Chemistry

Improved Heterojunction Quality in Cu2O-based Solar Cells Through the Optimization of Atmospheric Pressure Spatial Atomic Layer Deposited Zn1-xMgxO

Improved Heterojunction Quality in Cu2O-based Solar Cells Through the Optimization of Atmospheric Pressure Spatial Atomic Layer Deposited Zn1-xMgxO

घन में सुधार Heterojunction गुणवत्ता<sub&gt; 2</sub&gt; हे आधारित वायुमंडलीय दबाव स्थानिक परमाणु परत के अनुकूलन जमा के माध्यम से सौर कोशिकाओं<br /&gt; Zn<sub&gt; 1-x</sub&gt; मिलीग्राम<sub&gt; एक्स</sub&gt; हे

Atmospheric pressure spatial atomic layer deposition (AP-SALD) was used to deposit n-type ZnO and Zn1-xMgxO thin films onto p-type thermally oxidized Cu2O ...

1,3,5-Triphenylbenzene and Corannulene as Electron Receptors for Lithium Solvated Electron Solutions

1,3,5-Triphenylbenzene और Corannulene लिथियम Solvated इलेक्ट्रॉन के समाधान के लिए इलेक्ट्रॉन रिसेप्टर्स के रूप में

The authors report on conductivity studies carried out on lithium solvated electron solutions (LiSES) prepared using two types of polyaromatic ...

Characterizing Electron Transport through Living Biofilms

निस्र्पक इलेक्ट्रॉन परिवहन के माध्यम से जीवन यापन फिल्म

Here we demonstrate the method of electrochemical gating used to characterize electrical conductivity of electrode-grown microbial biofilms under ...

Liquid-cell Transmission Electron Microscopy for Tracking Self-assembly of Nanoparticles

नैनोकणों की आत्म-विधानसभा पर नज़र रखने के लिए तरल-कोशिका संचरण इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी

Drying a nanoparticle dispersion is a versatile way to create self-assembled structures of nanoparticles, but the mechanism of this process is not fully ...

Obtaining 3D Chemical Maps by Energy Filtered Transmission Electron Microscopy Tomography

ऊर्जा फ़िल्टर्ड ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी टोमोग्राफी द्वारा 3 डी रासायनिक नक्शे प्राप्त करना

Energy filtered transmission electron microscopy tomography (EFTEM tomography) can provide three-dimensional (3D) chemical maps of materials at a ...

Analysis of Minerals Produced by hFOB 1.19 and Saos-2 Cells Using Transmission Electron Microscopy with Energy Dispersive X-ray Microanalysis

ऊर्जा फैलाव एक्स-रे Microanalysis के साथ संचरण इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी का उपयोग कर hFOB १.१९ और Saos-2 कोशिकाओं द्वारा उत्पादित खनिजों का विश्लेषण

This video presents the use of transmission electron microscopy with energy dispersive X-ray microanalysis (TEM-EDX) to compare the state of minerals in ...

Using Graphene Liquid Cell Transmission Electron Microscopy to Study in Situ Nanocrystal Etching

Using Graphene Liquid Cell Transmission Electron Microscopy to Study in Situ Nanocrystal Etching

ग्राफीन तरल कोशिका संचरण इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी का उपयोग करने के लिए सीटू Nanocrystal नक़्क़ाशी में अध्ययन

Graphene liquid cell electron microscopy provides the ability to observe nanoscale chemical transformations and dynamics as the reactions are occurring in ...

Molten-Salt Synthesis of Complex Metal Oxide Nanoparticles

पिघला हुआ-जटिल धातु ऑक्साइड नैनोकणों के नमक संश्लेषण

The development of feasible synthesis methods is critical for the successful exploration of novel properties and potential applications of nanomaterials. ...

Preparation of Graphene-Supported Microwell Liquid Cells for In Situ Transmission Electron Microscopy

Preparation of Graphene-Supported Microwell Liquid Cells for In Situ Transmission Electron Microscopy

इन सीटू ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी के लिए ग्राफीन-समर्थित माइक्रोवेल लिक्विड सेल की तैयारी

The fabrication and preparation of graphene-supported microwell liquid cells (GSMLCs) for in situ electron microscopy is presented in a stepwise protocol. ...

Atomic Force Microscopy Combined with Infrared Spectroscopy as a Tool to Probe Single Bacterium Chemistry

परमाणु बल माइक्रोस्कोपी एक जीवाणु रसायन विज्ञान की जांच करने के लिए एक उपकरण के रूप में अवरक्त स्पेक्ट्रोस्कोपी के साथ संयुक्त

Atomic Force Microscopy-Infrared Spectroscopy (AFM-IR) is a novel combinatory technique, enabling simultaneous characterization of physical properties and ...