Електронните микроскопи са мощни инструменти на бъдещето. Те се използват за получаване на изображения от
Две нови изследвания
Две нови проучвания, проведени от сътруднициЛабораториите McMorran в Университета на Орегон предлагат нови идеи как да се подобрят електронните микроскопи. И двете включват използването на фундаментален принцип на квантовата механика: електронът може да се държи както като вълна, така и като частица. Това е един от многото примери за квантова странност, при които поведението на субатомните частици изглежда нарушава законите на класическата физика.
В първото проучване учените предлагат да се изследватобект под микроскоп, без да влиза в контакт с него, предотвратявайки повреда на крехки и невидими с просто око проби. И като част от втората работа, физиците измислиха как едновременно да извършват две измервания на обект. И двете изследвания са публикувани от научното списание Physical Review Letters.
Проблеми на съвременните технологии
„Трудно е да наблюдаваме нещо, без да засегнем обекта, особено в малки детайли“, обяснява Бен Макморан, „Квантовата физика изглежда ни позволява да виждаме повече, без да унищожаваме нищо.“
За получаване се използват електронни микроскопиблизки планове на протеини и клетки, както и небиологични проби, като например нови видове материали, вместо светлината, използвана в по-традиционните микроскопи, електронните устройства фокусират лъч от електрони върху пробата, докато лъчът взаимодейства с проба, някои от характеристиките на пробата се променят Детекторът измерва промените в лъча, които след това се преобразуват в изображение с висока разделителна способност.
Но този мощен електронен лъч може да повреди крехките структури в пробата, с течение на времето може да съсипе самите детайли, които учените се опитват да изследват.
Как да го реша?
Като заобиколно решение, екипът на Макморанизползва мисловния експеримент Elitzur-Weidman, публикуван в началото на 90-те години. В него физиците предложиха начин за откриване на чувствителна бомба, без да я докосват или да рискуват да я експлодират.
Трикът се основава на инструмент, известен катодифракционна решетка. Това е тънка мембрана с микроскопични процепи в нея, когато електронен лъч попадне на дифракционна решетка, тя се разделя на две части.
Когато тези разделители на лъча са правилно подравненидифракционни решетки, след разделянето електронът се рекомбинира, така че да се окаже само в един от двата възможни изхода. Така в новата настройка електроните не се сблъскват с пробата, както при традиционната електронна микроскопия. Вместо това, рекомбинацията на електронния лъч предоставя информация за пробата под микроскопа.
В друго проучване екипът на Макморанизползваха подобна дифракционна решетка, за да измерят проба на две места едновременно. Те разделиха електронния лъч, така че да премине от двете страни на малка златна частица, измервайки малките частици енергия, които електроните прехвърлиха на частицата от всяка страна .
Този подход ще разкрие чувствителни нюансиатомно ниво в пробата и ще ни позволи да разберем как взаимодействат частиците в нея. Това ви позволява да разгледате две отделни части от него и след това да ги комбинирате заедно и да проверите данните за колебанията им.
Защо това е важно?
Въпреки че двете проучвания имат различнивидове измервания, те използват една и съща основна настройка, известна като интерферометрия. Членовете на екипа на McMorran вярват, че техният инструмент може да бъде полезен не само в собствената им лаборатория, но и за голямо разнообразие от експерименти.
С правилните материали и инструкциинастройката може да бъде добавена към много съществуващи електронни микроскопи. Други лаборатории вече са проявили интерес към нея и искат да използват интерферометъра в собствените си микроскопи.
Прочетете още:
Той е ловуван от векове: какво знаем за планетата Вулкан до Слънцето
Физиците експериментално потвърдиха нов фундаментален закон за течностите
Астрономите са открили планета близо до Земята: тя има много странна орбита