מיקרוסקופים אלקטרונים הם כלים רבי עוצמה של העתיד. הם משמשים כדי להשיג תמונות
שני מחקרים חדשים
שני מחקרים חדשים שנערכו על ידי משתפי פעולהמעבדות מקמורן באוניברסיטת אורגון מציעות רעיונות חדשים כיצד לשפר מיקרוסקופים אלקטרונים. שניהם כרוכים בשימוש בעיקרון בסיסי של מכניקת הקוונטים: אלקטרון יכול להתנהג הן כגל והן כחלקיק. זוהי אחת מדוגמאות רבות למוזרות קוונטית, שבה נראה שהתנהגותם של חלקיקים תת-אטומיים מפרה את חוקי הפיזיקה הקלאסית.
במחקר הראשון, מדענים מציעים ללמודחפץ מתחת למיקרוסקופ מבלי לבוא איתו במגע, מניעת נזק לדגימות שביר ובלתי נראה לעין בלתי מזוינת. וכחלק מהעבודה השנייה, הפיזיקאים הבינו כיצד לבצע בו זמנית שתי מדידות על עצם. שני המחקרים מתפרסמים על ידי כתב העת המדעי Physical Review Letters.
בעיות של טכנולוגיות מודרניות
"קשה לצפות במשהו מבלי להשפיע על האובייקט, במיוחד בפרטים קטנים", מסביר בן מקמורן, "נראה שפיזיקת הקוונטים מאפשרת לנו לראות יותר מבלי להרוס דבר".
מיקרוסקופים אלקטרונים משמשים להשגהתקריבים של חלבונים ותאים, כמו גם דגימות לא ביולוגיות, כגון סוגים חדשים של חומרים. במקום האור המשמש במיקרוסקופים מסורתיים יותר, מכשירים אלקטרוניים ממקדים אלומת אלקטרונים אל הדגימה. כשהקרן מקיימת אינטראקציה עם מדגם, חלק מהמאפיינים של הדגימה משתנים. הגלאי מודד שינויים בקרן, המומרים לאחר מכן לתמונה ברזולוציה גבוהה.
אבל אלומת האלקטרונים החזקה הזו עלולה להזיק למבנים שבירים בדגימה. עם הזמן היא עלולה להרוס את הפרטים שמדענים מנסים לחקור.
איך לפתור את זה?
כדרך לעקיפת הבעיה, הצוות של מקמורןהשתמש בניסוי המחשבה של אליצור-וידמן שפורסם בתחילת שנות ה-90. בו הציעו פיזיקאים דרך לזהות פצצה רגישה מבלי לגעת בה או להסתכן בפיצוץ שלה.
הטריק מבוסס על כלי המכונהסורג עקיפה. זוהי קרום דק שבתוכו חריצים מיקרוסקופיים כאשר אלומת אלקטרונים פוגעת בסורג עקיפה היא מפוצלת לשני חלקים.
כאשר מפצלי אלומה אלו מיושרים כראוירשתות עקיפה, לאחר ההפרדה, האלקטרון מתחבר מחדש כך שהוא מגיע רק לאחד משני פלטים אפשריים. לפיכך, במערך החדש, אלקטרונים אינם מתנגשים בדגימה, כמו במיקרוסקופ אלקטרוני מסורתי. במקום זאת, ריקומבינציה של קרן האלקטרונים מספקת מידע על המדגם מתחת למיקרוסקופ.
במחקר אחר, הצוות של מקמורןהשתמשו בסורג עקיפה דומה כדי למדוד דגימה בשני מקומות בו-זמנית. הם פיצלו את אלומת האלקטרונים כך שהיא עברה משני צדיו של חלקיק זהב קטן, מודדים את פיסות האנרגיה הזעירות שהאלקטרונים העבירו לחלקיק מכל צד .
גישה זו תגלה ניואנסים רגישיםרמה אטומית בדגימה ותאפשר לנו להבין כיצד חלקיקים פועלים בה. זה מאפשר לך להסתכל על שני חלקים נפרדים שלו ואז לשלב אותם יחד ולבדוק את נתוני הנדנוד שלהם.
למה זה חשוב?
למרות שלשני המחקרים יש שונותסוגי מדידות, הם משתמשים באותה הגדרה בסיסית, הידועה בשם אינטרפרומטריה. חברי הצוות של מקמורן מאמינים שהכלי שלהם יכול להיות שימושי לא רק במעבדה שלהם, אלא גם למגוון רחב של ניסויים.
עם החומרים וההוראות הנכונותניתן להוסיף את ההתקנה למיקרוסקופים אלקטרוניים קיימים רבים.מעבדות אחרות כבר הביעו בו עניין ורצו להשתמש באינטרפרומטר במיקרוסקופים משלהן.
קרא עוד:
זה ניצוד במשך מאות שנים: מה אנחנו יודעים על כוכב הלכת וולקן ליד השמש
פיזיקאים אישרו בניסוי חוק יסוד חדש לנוזלים
אסטרונומים מצאו כוכב לכת ליד כדור הארץ: יש לו מסלול מוזר מאוד