Τα ηλεκτρονικά μικροσκόπια είναι ισχυρά εργαλεία του μέλλοντος. Χρησιμοποιούνται για τη λήψη εικόνων από
Δύο νέες μελέτες
Δύο νέες μελέτες που πραγματοποιήθηκαν από συνεργάτεςΤα εργαστήρια McMorran στο Πανεπιστήμιο του Όρεγκον προσφέρουν νέες ιδέες για το πώς να βελτιώσετε τα ηλεκτρονικά μικροσκόπια. Και τα δύο περιλαμβάνουν τη χρήση μιας θεμελιώδους αρχής της κβαντικής μηχανικής: ένα ηλεκτρόνιο μπορεί να συμπεριφέρεται τόσο ως κύμα όσο και ως σωματίδιο. Αυτό είναι ένα από τα πολλά παραδείγματα κβαντικής παραξενιάς, όπου η συμπεριφορά των υποατομικών σωματιδίων φαίνεται να παραβιάζει τους νόμους της κλασικής φυσικής.
Στην πρώτη μελέτη, οι επιστήμονες προτείνουν να μελετήσουναντικείμενο κάτω από το μικροσκόπιο χωρίς να έρχεται σε επαφή με αυτό, αποτρέποντας τη βλάβη σε εύθραυστα και αόρατα με γυμνό μάτι δείγματα. Και ως μέρος της δεύτερης εργασίας, οι φυσικοί κατάλαβαν πώς να εκτελούν ταυτόχρονα δύο μετρήσεις σε ένα αντικείμενο. Και οι δύο μελέτες δημοσιεύονται από το επιστημονικό περιοδικό Physical Review Letters.
Προβλήματα των σύγχρονων τεχνολογιών
«Είναι δύσκολο να παρατηρήσουμε κάτι χωρίς να επηρεάσουμε το αντικείμενο, ειδικά σε μικρές λεπτομέρειες», εξηγεί ο Ben McMorran. «Η κβαντική φυσική φαίνεται να μας επιτρέπει να βλέπουμε περισσότερα χωρίς να καταστρέφουμε τίποτα».
Για τη λήψη χρησιμοποιούνται ηλεκτρονικά μικροσκόπιακοντινές λήψεις πρωτεϊνών και κυττάρων, καθώς και μη βιολογικών δειγμάτων, όπως νέοι τύποι υλικών. Αντί για το φως που χρησιμοποιείται στα πιο παραδοσιακά μικροσκόπια, οι ηλεκτρονικές συσκευές εστιάζουν μια δέσμη ηλεκτρονίων στο δείγμα. Καθώς η δέσμη αλληλεπιδρά με το δείγμα, ορισμένα από τα χαρακτηριστικά του δείγματος αλλάζουν. Ο ανιχνευτής μετρά τις αλλαγές στη δέσμη, οι οποίες στη συνέχεια μετατρέπονται σε εικόνα υψηλής ανάλυσης.
Αλλά αυτή η ισχυρή δέσμη ηλεκτρονίων μπορεί να καταστρέψει τις εύθραυστες δομές του δείγματος και με την πάροδο του χρόνου, μπορεί να καταστρέψει τις λεπτομέρειες που προσπαθούν να μελετήσουν οι επιστήμονες.
Πώς να το λύσετε;
Ως λύση, η ομάδα του McMorranχρησιμοποίησε το πείραμα σκέψης Elitzur-Weidman που δημοσιεύτηκε στις αρχές της δεκαετίας του 1990. Σε αυτό, οι φυσικοί πρότειναν έναν τρόπο ανίχνευσης μιας ευαίσθητης βόμβας χωρίς να την αγγίξουν ή να διακινδυνεύσουν να την εκραγούν.
Το κόλπο βασίζεται σε ένα εργαλείο γνωστό ωςπλέγμα περίθλασης. Αυτή είναι μια λεπτή μεμβράνη με μικροσκοπικές σχισμές.Όταν μια δέσμη ηλεκτρονίων προσκρούει σε ένα πλέγμα περίθλασης, χωρίζεται σε δύο μέρη.
Όταν αυτοί οι διαχωριστές δέσμης είναι σωστά ευθυγραμμισμένοιπλέγματα περίθλασης, μετά τον διαχωρισμό, το ηλεκτρόνιο ανασυνδυάζεται έτσι ώστε να καταλήγει μόνο σε μία από τις δύο πιθανές εξόδους. Έτσι, στη νέα διάταξη, τα ηλεκτρόνια δεν συγκρούονται με το δείγμα, όπως στην παραδοσιακή ηλεκτρονική μικροσκοπία. Αντίθετα, ο ανασυνδυασμός της δέσμης ηλεκτρονίων παρέχει πληροφορίες για το δείγμα κάτω από το μικροσκόπιο.
Σε μια άλλη μελέτη, η ομάδα του McMorranχρησιμοποίησαν ένα παρόμοιο πλέγμα περίθλασης για να μετρήσουν ένα δείγμα σε δύο σημεία ταυτόχρονα. Δίσπασαν τη δέσμη ηλεκτρονίων έτσι ώστε να περάσει από κάθε πλευρά ενός μικρού σωματιδίου χρυσού, μετρώντας τα μικροσκοπικά κομμάτια ενέργειας που μετέφεραν τα ηλεκτρόνια στο σωματίδιο σε κάθε πλευρά .
Αυτή η προσέγγιση θα αποκαλύψει ευαίσθητες αποχρώσειςατομικό επίπεδο στο δείγμα και θα μας επιτρέψει να κατανοήσουμε πώς αλληλεπιδρούν τα σωματίδια σε αυτό. Αυτό σας επιτρέπει να δείτε δύο ξεχωριστά μέρη του και στη συνέχεια να τα συνδυάσετε μαζί και να ελέγξετε τα δεδομένα ταλάντωσής τους.
Γιατί είναι αυτό σημαντικό;
Αν και οι δύο μελέτες έχουν διαφορετικέςτύπους μετρήσεων, χρησιμοποιούν την ίδια βασική ρύθμιση, γνωστή ως συμβολομετρία.Μέλη της ομάδας του McMorran πιστεύουν ότι το εργαλείο τους θα μπορούσε να είναι χρήσιμο όχι μόνο στο δικό τους εργαστήριο, αλλά και σε μια μεγάλη ποικιλία πειραμάτων.
Με τα σωστά υλικά και οδηγίεςΗ εγκατάσταση μπορεί να προστεθεί σε πολλά υπάρχοντα ηλεκτρονικά μικροσκόπια.Αλλα εργαστήρια έχουν ήδη εκφράσει ενδιαφέρον για αυτό και θέλουν να χρησιμοποιήσουν το συμβολόμετρο στα δικά τους μικροσκόπια.
Διαβάστε περισσότερα:
Το κυνηγούν εδώ και αιώνες: τι γνωρίζουμε για τον πλανήτη Vulcan δίπλα στον Ήλιο
Οι φυσικοί επιβεβαίωσαν πειραματικά έναν νέο θεμελιώδη νόμο για τα υγρά
Οι αστρονόμοι βρήκαν έναν πλανήτη κοντά στη Γη: έχει μια πολύ περίεργη τροχιά