المجاهر الإلكترونية هي أدوات قوية للمستقبل. يتم استخدامها للحصول على الصور من
دراستان جديدتان
دراستان جديدتان أجراهما المتعاونونتقدم مختبرات ماكموران في جامعة أوريغون أفكارًا جديدة حول كيفية تحسين المجاهر الإلكترونية. وكلاهما يتضمن استخدام مبدأ أساسي من مبادئ ميكانيكا الكم: يمكن للإلكترون أن يتصرف كموجة وكجسيم. وهذا أحد الأمثلة العديدة على غرابة الكم، حيث يبدو أن سلوك الجسيمات دون الذرية ينتهك قوانين الفيزياء الكلاسيكية.
في الدراسة الأولى يقترح العلماء الدراسةالجسم الموجود تحت المجهر دون ملامسته، مما يمنع تلف العينات الهشة وغير المرئية بالعين المجردة. وكجزء من العمل الثاني، اكتشف الفيزيائيون كيفية إجراء قياسين على جسم ما في وقت واحد. تم نشر الدراستين في المجلة العلمية Physical Review Letters.
مشاكل التقنيات الحديثة
يوضح بن ماكموران: "من الصعب ملاحظة شيء ما دون التأثير عليه، خاصة في التفاصيل الصغيرة. يبدو أن فيزياء الكم تسمح لنا برؤية المزيد دون تدمير أي شيء".
وتستخدم المجاهر الإلكترونية للحصول علىلقطات مقربة للبروتينات والخلايا، بالإضافة إلى العينات غير البيولوجية، مثل الأنواع الجديدة من المواد، فبدلاً من الضوء المستخدم في المجاهر التقليدية، تركز الأجهزة الإلكترونية شعاعًا من الإلكترونات على العينة العينة، تتغير بعض خصائص العينة ويقيس الكاشف التغيرات في الشعاع، والتي يتم تحويلها بعد ذلك إلى صورة عالية الدقة.
لكن شعاع الإلكترون القوي هذا يمكن أن يدمر الهياكل الهشة في العينة، ومع مرور الوقت، يمكن أن يدمر التفاصيل ذاتها التي يحاول العلماء دراستها.
كيف حلها؟
كحل بديل، فريق ماكموراناستخدم تجربة إليتزور-فايدمان الفكرية التي نُشرت في أوائل التسعينيات. وفيه اقترح الفيزيائيون طريقة لكشف القنبلة الحساسة دون لمسها أو المخاطرة بتفجيرها.
تعتمد الحيلة على أداة تعرف باسمصريف الحيود. وهو عبارة عن غشاء رقيق به شقوق مجهرية. عندما يصطدم شعاع الإلكترون بشبكة الحيود، فإنه ينقسم إلى قسمين.
عندما تتم محاذاة مقسمات الشعاع هذه بشكل صحيحمحزوزات الحيود، بعد الانفصال، يتحد الإلكترون مرة أخرى بحيث ينتهي به الأمر في واحد فقط من مخرجين محتملين. وبالتالي، في الإعداد الجديد، لا تتصادم الإلكترونات مع العينة، كما هو الحال في المجهر الإلكتروني التقليدي. وبدلاً من ذلك، توفر إعادة تركيب شعاع الإلكترون معلومات حول العينة تحت المجهر.
وفي دراسة أخرى، قام فريق ماكموراناستخدموا محزوز حيود مماثل لقياس عينة في مكانين في وقت واحد. قاموا بتقسيم شعاع الإلكترون بحيث يمر على جانبي جسيم ذهبي صغير، ويقيسون أجزاء الطاقة الصغيرة التي تنقلها الإلكترونات إلى الجسيم على كل جانب .
سيكشف هذا النهج عن الفروق الدقيقة الحساسةالمستوى الذري في العينة وسيسمح لنا بفهم كيفية تفاعل الجسيمات فيه. يتيح لك ذلك إلقاء نظرة على جزأين منفصلين منه ثم دمجهما معًا والتحقق من بياناتهما المتذبذبة.
لماذا هذا مهم؟
على الرغم من أن الدراستين تختلفانفي أنواع القياسات، يستخدمون نفس الإعداد الأساسي، المعروف باسم قياس التداخل، ويعتقد أعضاء فريق ماكموران أن أداتهم يمكن أن تكون مفيدة ليس فقط في مختبرهم، ولكن أيضًا لمجموعة واسعة من التجارب.
بالمواد والتعليمات الصحيحةيمكن إضافة هذا الإعداد إلى العديد من المجاهر الإلكترونية الموجودة بالفعل، وقد أعربت مختبرات أخرى عن اهتمامها به وترغب في استخدام مقياس التداخل في مجاهرها الخاصة.
قراءة المزيد:
لقد تم اصطياده لقرون: ماذا نعرف عن كوكب فولكان المجاور للشمس
أكد الفيزيائيون تجريبيا قانون أساسي جديد للسوائل
وجد علماء الفلك كوكبًا بالقرب من الأرض: له مدار غريب جدًا