I microscopi elettronici sono potenti strumenti del futuro. Vengono utilizzati per ottenere immagini da
Due nuovi studi
Due nuovi studi condotti da collaboratoriI laboratori McMorran dell'Università dell'Oregon offrono nuove idee su come migliorare i microscopi elettronici. Entrambi implicano l'uso di un principio fondamentale della meccanica quantistica: un elettrone può comportarsi sia come un'onda che come una particella. Questo è uno dei tanti esempi di stranezza quantistica, in cui il comportamento delle particelle subatomiche sembra violare le leggi della fisica classica.
Nel primo studio, gli scienziati propongono di studiareoggetto al microscopio senza entrare in contatto con esso, evitando danni a campioni fragili e invisibili ad occhio nudo. E come parte del secondo lavoro, i fisici hanno capito come eseguire simultaneamente due misurazioni su un oggetto. Entrambi gli studi sono pubblicati dalla rivista scientifica Physical Review Letters.
Problemi delle moderne tecnologie
“È difficile osservare qualcosa senza influenzare l’oggetto, soprattutto nei piccoli dettagli”, spiega Ben McMorran, “la fisica quantistica sembra permetterci di vedere di più senza distruggere nulla”.
Per ottenere vengono utilizzati i microscopi elettroniciprimi piani di proteine e cellule, nonché campioni non biologici, come nuovi tipi di materiali. Invece della luce utilizzata nei microscopi più tradizionali, i dispositivi elettronici focalizzano un fascio di elettroni sul campione. Mentre il raggio interagisce con il campione, alcune delle caratteristiche del campione cambiano. Il rilevatore misura i cambiamenti nel raggio, che vengono poi convertiti in un'immagine ad alta risoluzione.
Ma questo potente fascio di elettroni può danneggiare le strutture fragili del campione e, nel tempo, rovinare proprio i dettagli che gli scienziati stanno cercando di studiare.
Come risolverlo?
Per ovviare al problema, la squadra di McMorranha utilizzato l’esperimento mentale di Elitzur-Weidman pubblicato all’inizio degli anni ’90. In esso, i fisici proponevano un modo per rilevare una bomba sensibile senza toccarla o rischiare di farla esplodere.
Il trucco si basa su uno strumento noto comereticolo di diffrazione. Si tratta di una sottile membrana con fessure microscopiche al suo interno.Quando un fascio di elettroni colpisce un reticolo di diffrazione, viene diviso in due parti.
Quando questi divisori di raggio sono allineati correttamentereticoli di diffrazione, dopo la separazione, l'elettrone si ricombina in modo da finire in una sola delle due possibili uscite. Pertanto, nella nuova configurazione, gli elettroni non entrano in collisione con il campione, come nella tradizionale microscopia elettronica. Invece, la ricombinazione del fascio di elettroni fornisce informazioni sul campione al microscopio.
In un altro studio, la squadra di McMorranhanno utilizzato un reticolo di diffrazione simile per misurare un campione in due punti contemporaneamente. Hanno diviso il fascio di elettroni in modo che passasse su entrambi i lati di una piccola particella d'oro, misurando i minuscoli frammenti di energia che gli elettroni trasferivano alla particella su ciascun lato .
Questo approccio rivelerà sfumature delicatelivello atomico nel campione e ci permetterà di capire come interagiscono le particelle in esso. Ciò ti consente di guardare due parti separate di esso e quindi combinarle insieme e controllare i loro dati di oscillazione.
Perché è così importante?
Sebbene i due studi siano diversitipi di misurazioni, utilizzano la stessa configurazione di base, nota come interferometria. I membri del team di McMorran ritengono che il loro strumento potrebbe essere utile non solo nel loro laboratorio, ma anche per un'ampia varietà di esperimenti.
Con i materiali e le istruzioni giustel'impianto può essere aggiunto a molti microscopi elettronici esistenti, ma altri laboratori hanno già espresso interesse e desiderano utilizzare l'interferometro nei propri microscopi.
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