Физики научили человеческий глаз видеть нанометровую разницу в толщине

Немецкие ученые разработали необычную методику, которая дает человеку фантастическую возможность оценивать "на глаз" толщину микроскопических объектов и видеть разницу между ними всего в один нанометр.

Об этом сообщает РИА Новости со ссылкой на журнал Optica.

Сэнди Петерхэнсель из университета Штутгарта (Германия) и его коллеги показали, что человеческий глаз не уступает, а зачастую и превосходит целый набор тонких измерительных инструментов, которыми пользуются нанотехнологи, инженеры и физики, достаточно случайно.

Когда авторы статьи посещали один из нанозаводов на территории Германии, они обратили внимание на то, что самые ловкие технологи и инженеры, работавшие на этом предприятии, могли "на глаз" определять толщину нанопленок из оксида титана с точность до 10-20 нанометров, что достаточно сильно экономило время при их сортировке.

Ученые поинтересовались у работников, как им удается этот трюк, и те рассказали, что толщину им помогает определить "радуга", возникающая на поверхности пленки в тот момент, когда через нее проходит луч света.  Как напоминают физики, подобные цветовые узоры возникают на поверхности мыльных пузырей или на масляных пятнах в лужах благодаря феномену, который ученые называют интерференцией.

Рисунок этой "радуги" очень сильно зависит от толщины пленки и того, под каким углом падают лучи света на ее поверхность, благодаря чему световой узор будет кардинально различаться для пленок разной толщины и при разном освещении. Рабочие с завода утверждали, что это свойство помогало им сортировать титановые нанопленки.

Петерхэнсель и его коллеги провели простой эксперимент для проверки этих заявлений. Они "вырастили" набор из нескольких сотен фрагментов пленок, чья толщина различалась всего на один атом, и прикрепили их к экранам монитора.

Когда за стол садился доброволец, экран включался, окрашивался в белый цвет и на нем появлялся цветовой калибратор, при помощи которого участник эксперимента должен был подобрать цвета, которые он видел в "радуге" на поверхности пленки. Используя эту "палитру", компьютер затем вычислял толщину пленки.

Как показал данный эксперимент, добровольцы очень быстро научились вычислять толщину пленок, ошибаясь всего на 1-3 нанометра, и даже различать между собой пленки, чья толщина отличается всего на нанометр. Вся эта процедура занимает около двух минут, что в несколько раз быстрее, чем работают обычные измерительные приборы для замеров подобного рода.

"Мы часто недооцениваем то, насколько хорошо работают наши органы чувств, и то, какую роль они играют в науке и инженерном деле. Наш эксперимент показал, что невооруженные человеческие глаза могут исполнять даже такие задачи, которые часто бывают не под силу дорогостоящим и сложным приборам", — заключает  Петерхэнсель.