Elektronové mikroskopy jsou mocnými nástroji budoucnosti. Používají se k získávání obrázků z
Dvě nové studie
Dvě nové studie provedené spolupracovníkyLaboratoře McMorran na University of Oregon nabízejí nové nápady, jak zlepšit elektronové mikroskopy. Oba zahrnují použití základního principu kvantové mechaniky: elektron se může chovat jako vlna i jako částice. Toto je jeden z mnoha příkladů kvantové podivnosti, kdy se zdá, že chování subatomárních částic porušuje zákony klasické fyziky.
V první studii vědci navrhují studovatpředmět pod mikroskopem, aniž by s ním přišel do kontaktu, čímž se zabrání poškození křehkých a pouhým okem neviditelných vzorků. A v rámci druhé práce fyzici přišli na to, jak současně provést dvě měření na objektu. Obě studie publikuje vědecký časopis Physical Review Letters.
Problémy moderních technologií
„Je obtížné něco pozorovat bez ovlivnění objektu, zvláště v malých detailech," vysvětluje Ben McMorran. „Zdá se, že kvantová fyzika nám umožňuje vidět více, aniž bychom cokoli zničili."
K získání se používají elektronové mikroskopydetailní záběry proteinů a buněk a také nebiologické vzorky, jako jsou nové typy materiálů. Namísto světla používaného v tradičních mikroskopech zaměřují elektronická zařízení paprsek elektronů na vzorek. Jak paprsek interaguje se vzorku, změní se některé charakteristiky vzorku Detektor měří změny paprsku, které jsou následně převedeny na obraz s vysokým rozlišením.
Ale tento silný elektronový paprsek může poškodit křehké struktury ve vzorku a časem může zničit ty detaily, které se vědci snaží studovat.
jak to vyřešit?
Jako řešení, McMorranův týmpoužil Elitzur-Weidmanův myšlenkový experiment publikovaný na počátku 90. let. Fyzici v něm navrhli způsob, jak detekovat citlivou bombu, aniž by se jí dotkli nebo riskovali její výbuch.
Trik je založen na nástroji známém jakodifrakční mřížka. Jedná se o tenkou membránu s mikroskopickými štěrbinami. Když elektronový paprsek narazí na difrakční mřížku, rozdělí se na dvě části.
Když jsou tyto děliče paprsků správně vyrovnánydifrakční mřížky se po oddělení elektron rekombinuje tak, že skončí pouze v jednom ze dvou možných výstupů. V novém uspořádání se tedy elektrony nesrážejí se vzorkem, jako v tradiční elektronové mikroskopii. Místo toho rekombinace elektronového paprsku poskytuje informace o vzorku pod mikroskopem.
V další studii McMorranův týmpoužili podobnou difrakční mřížku k měření vzorku na dvou místech současně. Rozdělili elektronový paprsek tak, že procházel po obou stranách malé zlaté částice, přičemž měřili drobné kousky energie, které elektrony přenesly na částici na každé straně .
Tento přístup odhalí citlivé nuanceatomové úrovni ve vzorku a umožní nám pochopit, jak v něm částice interagují. To vám umožní podívat se na dvě jeho oddělené části a poté je zkombinovat dohromady a zkontrolovat jejich wobble data.
Proč je to důležité?
I když se obě studie lišíTypy měření používají stejné základní nastavení, známé jako interferometrie.Členové McMorranova týmu věří, že jejich nástroj by mohl být užitečný nejen v jejich vlastní laboratoři, ale také pro širokou škálu experimentů.
Se správnými materiály a pokynytoto nastavení lze přidat k mnoha stávajícím elektronovým mikroskopům, jiné laboratoře o něj již projevily zájem a chtějí interferometr používat ve svých vlastních mikroskopech.
Přečtěte si více:
Loví se po staletí: co víme o planetě Vulcan vedle Slunce
Fyzici experimentálně potvrdili nový základní zákon pro kapaliny
Astronomové našli poblíž Země planetu: má velmi zvláštní oběžnou dráhu