Elektronmikroskoper er fremtidens kraftfulde værktøjer. De bruges til at hente billeder fra
To nye undersøgelser
To nye undersøgelser udført af samarbejdspartnereMcMorran-laboratorier ved University of Oregon tilbyder nye ideer til, hvordan man kan forbedre elektronmikroskoper. Begge involverer brugen af et grundlæggende princip i kvantemekanikken: en elektron kan opføre sig både som en bølge og som en partikel. Dette er et af mange eksempler på kvantesærligheder, hvor subatomære partiklers opførsel ser ud til at overtræde den klassiske fysiks love.
I den første undersøgelse foreslår videnskabsmænd at studeregenstand under mikroskopet uden at komme i kontakt med det, hvilket forhindrer skade på skrøbelige og usynlige prøver med det blotte øje. Og som en del af det andet arbejde fandt fysikere ud af, hvordan man samtidig udfører to målinger på et objekt. Begge undersøgelser er udgivet af det videnskabelige tidsskrift Physical Review Letters.
Problemer med moderne teknologi
"Det er svært at observere noget uden at påvirke objektet, især i små detaljer," forklarer Ben McMorran. "Kvantefysik ser ud til at tillade os at se mere uden at ødelægge noget."
Elektronmikroskoper bruges til at opnånærbilleder af proteiner og celler samt ikke-biologiske prøver, såsom nye typer materialer. I stedet for lyset, der bruges i mere traditionelle mikroskoper, fokuserer elektroniske enheder en stråle af elektroner på prøven. Når strålen interagerer med prøve, ændres nogle af prøvens karakteristika. Detektoren måler ændringer i strålen, som derefter konverteres til et billede i høj opløsning.
Men denne kraftfulde elektronstråle kan beskadige skrøbelige strukturer i prøven. Over tid kan den ødelægge selve de detaljer, videnskabsmænd forsøger at studere.
Hvordan løses det?
Som en løsning, McMorrans teambrugte Elitzur-Weidman tankeeksperimentet udgivet i begyndelsen af 1990'erne. I den foreslog fysikere en måde at opdage en følsom bombe uden at røre den eller risikere at eksplodere den.
Tricket er baseret på et værktøj kendt somdiffraktionsgitter. Dette er en tynd membran med mikroskopiske spalter i. Når en elektronstråle rammer et diffraktionsgitter, deles den i to dele.
Når disse stråledelere er korrekt justeretdiffraktionsgitre, efter adskillelse rekombinerer elektronen, så den kun ender i en af to mulige udgange. I det nye setup kolliderer elektroner således ikke med prøven, som i traditionel elektronmikroskopi. I stedet giver rekombination af elektronstrålen information om prøven under mikroskopet.
I en anden undersøgelse, McMorrans teambrugte et lignende diffraktionsgitter til at måle en prøve to steder på én gang. De splittede elektronstrålen, så den passerede hver side af en lille guldpartikel, og målte de bittesmå stykker energi, som elektronerne overførte til partiklen på hver side .
Denne tilgang vil afsløre følsomme nuanceratomniveau i prøven og vil give os mulighed for at forstå, hvordan partikler interagerer i den. Dette giver dig mulighed for at se på to separate dele af det og derefter kombinere dem sammen og kontrollere deres wobble-data.
Hvorfor er dette vigtigt?
Selvom de to undersøgelser har forskelligetyper af målinger, bruger de den samme grundlæggende opsætning, kendt som interferometri Medlemmer af McMorrans team mener, at deres værktøj kan være nyttigt ikke kun i deres eget laboratorium, men også til en lang række eksperimenter.
Med de rigtige materialer og instruktioneropsætningen kan føjes til mange eksisterende elektronmikroskoper Andre laboratorier har allerede vist interesse for det og ønsker at bruge interferometeret i deres egne mikroskoper.
Læs mere:
Det er blevet jaget i århundreder: hvad ved vi om planeten Vulcan ved siden af Solen
Fysikere har eksperimentelt bekræftet en ny grundlæggende lov for væsker
Astronomer har fundet en planet nær Jorden: den har en meget mærkelig bane