¿Por qué necesita un HRTEM con corrección de aberración para ver cómo se organizan los átomos en los cristales?

¡Esta es una excelente pregunta!

En TEM, la resolución muy alta es posible debido a la longitud de onda muy corta de los electrones primarios. Para herramientas de 200 kV, la longitud de onda se deriva de esta fórmula:

y representa 2.5 pm (!!!). ¡Esto es simplemente increíble!

Pero, ¿por qué la resolución real es “solo” ~ 1A? La razón es 2 aberraciones principales que existen en cada sistema óptico: la aberración esférica y la aberración cromática.

Puede encontrar excelentes explicaciones aquí Aberración esférica – Wikipedia y aquí Aberración cromática – Wikipedia.

El primero, la aberración esférica, es el limitador principal para los sistemas TEM de alta resolución y existe en todos los sistemas de lentes (condensador, objetivo y proyector).

Por lo tanto, los sistemas de corrección de aberraciones, que son relativamente nuevos en una producción y uso en masa, pueden reducir la aberración esférica casi por completo. El sistema en sí es muy complejo y algunas partes se mantienen en secreto intencionalmente.

Puedes ver en la imagen de abajo el concepto general del corrector:

Así que ahora, después de deshacernos de la aberración esférica, nos estamos acercando a nuestra resolución teórica de unos pocos pm Así que ahora podremos ver la posición atómica real y solo unos planos de celosía.

A continuación se muestra un ejemplo sorprendente de mancuernas de GaN: imágenes con una resolución de registro de 50 pm (!!!). Esto es de un proyecto TEAM con TEM doble corrigido y monocromático: