Az elektronmikroszkópok a jövő hatékony eszközei. Arra használják, hogy képeket szerezzenek be
Két új tanulmány
Két új tanulmányt készítettek együttműködőkAz Oregoni Egyetem McMorran laboratóriumai új ötleteket kínálnak az elektronmikroszkópok fejlesztésére. Mindkettő a kvantummechanika alapelvének alkalmazását foglalja magában: az elektron hullámként és részecskeként is viselkedhet. Ez egyike a kvantumfurcsaságok sok példájának, ahol a szubatomi részecskék viselkedése megsérti a klasszikus fizika törvényeit.
Az első tanulmányban a tudósok tanulmányozást javasolnakhelyezze a tárgyat a mikroszkóp alá anélkül, hogy érintkezésbe kerülne vele, megelőzve a törékeny és szabad szemmel láthatatlan minták károsodását. A második munka részeként pedig a fizikusok rájöttek, hogyan lehet egyszerre két mérést végezni egy tárgyon. Mindkét tanulmányt a Physical Review Letters tudományos folyóirat tette közzé.
A modern technológiák problémái
„Nehéz úgy megfigyelni valamit, hogy ne érintené az objektumot, különösen a kis részletekben” – magyarázza Ben McMorran. „Úgy tűnik, hogy a kvantumfizika lehetővé teszi számunkra, hogy többet lássunk anélkül, hogy bármit is elpusztítanánk.”
Elektronmikroszkópokat használnak a megszerzéséhezközeli fehérjék és sejtek, valamint nem biológiai minták, például új típusú anyagok A hagyományosabb mikroszkópokban használt fény helyett az elektronikus eszközök egy elektronsugarat fókuszálnak a mintára minta, a minta egyes jellemzői megváltoznak A detektor méri a sugár változásait, amelyeket aztán nagy felbontású képpé alakít.
De ez az erős elektronsugár károsíthatja a mintában lévő törékeny szerkezeteket, idővel tönkreteheti azokat a részleteket, amelyeket a tudósok tanulmányozni próbálnak.
Hogyan lehet megoldani?
Megkerülő megoldásként McMorran csapataaz 1990-es évek elején megjelent Elitzur-Weidman gondolatkísérletet használta. Ebben a fizikusok egy módot javasoltak egy érzékeny bomba észlelésére anélkül, hogy megérintené, vagy felrobbanhatná.
A trükk egy olyan eszközön alapul, amelyet úndiffrakciós rács. Ez egy vékony membrán, amelyen mikroszkopikus rések vannak, amikor egy elektronsugár diffrakciós rácsba ütközik, az két részre szakad.
Amikor ezek a sugárosztók megfelelően vannak beállítvadiffrakciós rácsok, az elválasztás után az elektron újraegyesül, így a két lehetséges kimenet közül csak az egyikbe kerül. Így az új elrendezésben az elektronok nem ütköznek a mintával, mint a hagyományos elektronmikroszkópiában. Ehelyett az elektronsugár rekombinációja információt nyújt a mikroszkóp alatt lévő mintáról.
Egy másik tanulmányban McMorran csapatahasonló diffrakciós rácsot használtak a minta mérésére egyszerre két helyen. Az elektronsugarat úgy osztották el, hogy az áthaladjon egy kis aranyrészecskén, megmérve az apró energiadarabokat, amelyeket az elektronok átvittek a részecskére mindkét oldalon.
Ez a megközelítés érzékeny árnyalatokat fog feltárniatomi szintjét a mintában, és lehetővé teszi számunkra, hogy megértsük, hogyan lépnek kapcsolatba a részecskék benne. Ez lehetővé teszi, hogy két különálló részt tekintsen meg, majd kombinálja őket, és ellenőrizze a hullámzási adatokat.
Miért fontos ez?
Bár a két tanulmány eltérőA mérési típusok ugyanazt az alapbeállítást használják, az úgynevezett interferometriát. McMorran csapatának tagjai úgy vélik, hogy eszközük nem csak a saját laboratóriumukban lehet hasznos, hanem sokféle kísérlethez is.
Megfelelő anyagokkal és utasításokkala beállítás számos meglévő elektronmikroszkóphoz hozzáadható. Más laboratóriumok már érdeklődtek iránta, és szeretnék használni az interferométert saját mikroszkópjukban.
Olvass tovább:
Évszázadok óta vadásznak rá: mit tudunk a Nap melletti Vulkán bolygóról
A fizikusok kísérletileg megerősítették a folyadékokra vonatkozó új alaptörvényt
A csillagászok egy bolygót találtak a Föld közelében: nagyon furcsa pályája van