Скептики подвергли сомнению датировку, заявив, что инструмент, используемый для подсчета атомов, слишком широко смотрел на крошечный кристалл, называемый цирконом. Затем, в 2013 году, коллеги Вэлли из CAMECA, производителя научных приборов с американской штаб-квартирой в Фитчбурге, штат Висконсин, поместили циркон в сверхточный атомный зонд и, по словам Вэлли, получили «данные, которые позволили решить наиболее серьезные проблемы. возвращаясь в 2001 год ».По словам Томаса Келли, 18 лет профессора материаловедения и инженерии в UW-Madison, концепция атомного зонда возникла в 1930-х годах. В 1980-х он услышал, как Джордж Смит из Оксфордского университета описал свои достижения в области технологий, и «сидел там с отвисшей челюстью».
Атомный зонд использует сильное электрическое поле, чтобы вытягивать ионизированные атомы из крошечной иглы материала образца. Поскольку атомы электрически притягиваются к положительному электроду, машина измеряет, как долго каждый атом должен пройти это короткое расстояние, а затем вычисляет его массу и, следовательно, его идентичность.Современный атомный зонд, сделанный в Висконсине, который Валли использовал для определения возраста самого старого кристалла, может измерять отдельные атомы в круге диаметром в 100 миллиардных метра — намного тоньше человеческого волоса.
В 1989 году Келли принес несколько образцов стали Смиту для анализа, только чтобы узнать, что революционному трехмерному атомному зонду потребуется неделя, чтобы измерить миллион атомов, необходимых для анализа. Это дало ему время придумать лучший способ, и он решил, что стимуляция образца электронным лучом увеличит скорость сбора.«Я подумал, что это может сработать, — говорит Келли, — поэтому пара моих студентов изменила то, что они делали, и начала вычислять свойства атомного зонда, на который с высокой частотой пульсировал электронный луч. В конце концов мы перешли на лазеры и новая геометрия электродов ».
К 1999 году Келли основал компанию, которую он назвал Imago, а в 2001 году он оставил свою постоянную должность в UW-Madison. Imago приобрела эксклюзивные лицензии на патенты Келли, которые были переданы Исследовательскому фонду выпускников Висконсина.Были очевидные трудности, особенно с получением достаточных инвестиций для поддержания компании. Оглядываясь назад с точки зрения 2014 года, Келли говорит: «Справедливо сказать, что этот продукт произвел революцию в технологии атомных зондов.
Большинство крупных университетов с центрами микроскопии хотели бы иметь атомный зонд. Десять лет назад мне пришлось бы потратить 10 минут на собрании, объясняя, что такое атомный зонд; в этом больше нет необходимости ".
В 2010 году Imago была продана филадельфийской фирме Ametek, которая уже владела CAMECA со штаб-квартирой в Париже. В офисе CAMECA в Фитчбурге работает около 50 человек, более половины из которых являются выпускниками UW-Madison, которые занимаются проектированием, производством и продажей зондов.
В качестве вице-президента Ametek Келли руководит долгосрочными исследованиями в Fitchburg.Учреждения, которые покупают инструменты за 2,5 миллиона долларов, должны знать атомный состав в крошечных масштабах, в том числе старый отдел Келли, Департамент материаловедения и инженерии UW-Madison, где Келли является почетным членом.
Ведущие производители компьютерных микросхем, в том числе Samsung, IBM и Intel, также купили пробники.«Производители полупроводников только начинают понимать, насколько это может быть полезно для них», — говорит Келли. «Мы можем увидеть резкий рост продаж полупроводников, особенно по мере того, как они продолжают уменьшать размер элементов микросхем».Почему CAMECA все еще находится на окраине Мэдисона, имея клиентов по всему миру и штаб-квартиру в Филадельфии? «Я давно узнал от венчурных капиталистов, что компания — это люди. Если вы попытаетесь переместить такую компанию, может быть, переместится 30 процентов.
У людей здесь есть семья, здесь есть жизнь, и не все они воспримут это».Как правило, атомные зонды, как и другие научные инструменты, работают в безвестности, но древний кристалл стал большим исключением, поскольку он попал в заголовки газет по всему миру. Келли говорит, что его работа с Вэлли была «очень удачным браком между учеными-атомщиками, которые мало разбираются в геологии, и геологами, которые мало разбираются в атомных зондах.
Это было очень полезно для нас.«Подумать только, что у нас есть возможность из нескольких миллионов атомов сказать что-то об истории Солнечной системы и, возможно, за ее пределами.
Это тончайшая шкала материи, рассказывающая нам о величайшем масштабе материи».