Теперь совместными усилиями японских исследователей, работающих на национальных ускорителях частиц по всей Японии, был разработан новый метод нейтронной голографии с множеством длин волн, который может дать представление о ранее неизвестных структурах. Они продемонстрировали новый метод нейтронной голографии с использованием монокристалла CaF2, легированного Eu, и получили четкие трехмерные атомные изображения вокруг трехвалентного Eu, замещенного двухвалентного Ca, выявив невиданные ранее особенности интенсивности локальной структуры, которая позволяет ей сохранять нейтральность заряда.
«Мы знали, что нейтронная голография может рассказать нам больше о структуре кристалла фторида кальция, легированного европием», — говорит ведущий автор исследования Коити Хаяси. «Ионы европия добавляют дополнительный положительный заряд к кристаллической структуре, и наши нейтронные голограммы показали, как атомы фтора расположены в решетке, чтобы уравновесить этот избыточный заряд. С подобными структурными проблемами часто сталкиваются материаловеды, разрабатывающие новые электронные материалы, и наш метод предлагает новый захватывающий инструмент для этих исследователей ».Новый голографический метод заключается в выстреле нейтронами с контролируемой скоростью образца, которым в данном случае являются кристаллы фторида кальция, легированные европием. Нейтроны обычно считаются частицами, но они также обладают волнообразными свойствами, подобными свету, в зависимости от их скорости.
Когда нейтроны поражают атомы европия, образуются гамма-лучи по схеме, контролируемой локальной структурой. Картины гамма-лучей, или голограммы, измеренные от нейтронов, движущихся с разными скоростями, объединяются для создания трехмерного представления атомов европия в кристалле.
Хаяси говорит: «Источники нейтронов менее интенсивны, чем источники рентгеновского излучения, но очень важно, чтобы мы работали над этой проблемой, чтобы разработать более эффективные методы исследования структур с легкими элементами. Наша работа здесь представляет собой шаг к полному набору инструментов комментария X -лучевые и нейтронные методы исследования материалов ».