Сверхпроводник — материал, который проводит ток без потерь, как вода течёт по идеально гладкой трубе. В медных сверхпроводниках крошечные добавки кислорода работают как регулятор громкости: чуть больше — и материал начинает сверхпроводить, чуть меньше — перестаёт. Но сами атомы кислорода так малы, что увидеть их напрямую не удавалось.
Теперь исследователи применили метод, похожий на фонарик, который просвечивает материал пучком электронов и собирает рассеянный свет в чёткую картину. Так им удалось сфотографировать отдельные атомы кислорода в плёнке соединения стронция, меди и кислорода. Выяснилось, что кислород не разбросан равномерно, как песок на пляже, а сбивается в кучки. Причём кучки появляются там, где кристаллическая решётка растянута — например, у дефектов и ступенек на поверхности.
Это открытие меняет подход к созданию сверхпроводников. Раньше считалось, что кислородные добавки распределяются случайно, и их количество регулировали только химически. Теперь видно: достаточно растянуть плёнку в нужных местах, и кислород сам соберётся там, где нужно. Механическое напряжение становится ещё одной ручкой настройки — как натяжение струны меняет звук.
Электронная ptychография — метод, при котором образец сканируется пучком электронов, а компьютер собирает из множества перекрывающихся снимков одно сверхчёткое изображение. Он позволяет увидеть атомы, которые в 100 000 раз тоньше человеческого волоса.