Окремі кадри з послідовності зображень кристала нітрида алюмінію з впровадженим атомом церія. Масштаб зображення, позначений на кадрі (a), становить 0,3 нм.
Група фізиків з США, Японії та Австралії повідомила про успішне спостереження за дифузією окремих атомів всередині об'ємного тіла. Зазвичай параметри дифузії вдається отримати шляхом непрямих макроскопічних експериментів або за допомогою ретельних теоретичних розрахунків. Спостерігати переміщення атомів безпосередньо вдавалося тільки на поверхні матеріалу.
В експерименті досліджувалося переміщення атомів домішок у кристалічній решітці нітрида алюмінію. Як домішки використовувалися окремі атоми церія і марганцю. Спостереження проводилися за допомогою скануючого електронного мікроскопа з виправленими абераціями.
Вчені вперше змогли побачити переміщення окремих атомів всередині матеріалу. Крім того, експеримент підтвердив теоретичні передбачення про рухливість атомів. Атоми церія виявилися більш рухливими, ніж атоми марганцю, незважаючи на те, що атоми церія більша.
Передбачення рухливості атомів базувалися на теорії функціоналу щільності, що передбачає моделювання електронної структури складної системи. Згідно з теорією, дифузійний бар'єр повинен зменшуватися для великих атомів. На наданих дослідниками відеороликах видно, що атом церія активно переміщається кристалом, в той час як атом марганця нерухомий.
Спостереження за дифузійними переміщеннями окремих атомів домішок у кристалах можуть бути використанні для більш глибокого розуміння властивостей і причин довговічності нових матеріалів.
