Elektronu mikroskopi ir spēcīgi nākotnes instrumenti. Tos izmanto, lai iegūtu attēlus no
Divi jauni pētījumi
Divi jauni pētījumi, ko veica līdzstrādniekiMcMorran laboratorijas Oregonas Universitātē piedāvā jaunas idejas par to, kā uzlabot elektronu mikroskopus. Abos gadījumos tiek izmantots kvantu mehānikas pamatprincips: elektrons var darboties gan kā vilnis, gan kā daļiņa. Šis ir viens no daudzajiem kvantu dīvainības piemēriem, kad subatomisko daļiņu uzvedība, šķiet, pārkāpj klasiskās fizikas likumus.
Pirmajā pētījumā zinātnieki ierosina pētītobjektu zem mikroskopa, nesaskaroties ar to, novēršot trauslu un ar neapbruņotu aci neredzamu paraugu bojājumus. Un otrā darba ietvaros fiziķi izdomāja, kā objektam vienlaicīgi veikt divus mērījumus. Abus pētījumus publicējis zinātniskais žurnāls Physical Review Letters.
Mūsdienu tehnoloģiju problēmas
"Ir grūti kaut ko novērot, neietekmējot objektu, īpaši mazās detaļās," skaidro Bens Makmorans. "Šķiet, ka kvantu fizika ļauj mums redzēt vairāk, neko neiznīcinot."
Lai iegūtu, tiek izmantoti elektronu mikroskopiproteīnu un šūnu tuvplāni, kā arī nebioloģiski paraugi, piemēram, jauna veida materiāli. Tradicionālākos mikroskopos izmantotās gaismas vietā elektroniskās ierīces fokusē elektronu kūli uz paraugu. Tā kā stars mijiedarbojas ar paraugs, mainās daži parauga raksturlielumi. Detektors mēra izmaiņas starā, kas pēc tam tiek pārveidots augstas izšķirtspējas attēlā.
Taču šis spēcīgais elektronu stars var sabojāt trauslās struktūras paraugā. Laika gaitā tas var sabojāt tās detaļas, kuras zinātnieki cenšas izpētīt.
Kā to atrisināt?
Kā risinājums Makmorana komandaizmantoja 90. gadu sākumā publicēto Elitzur-Weidman domu eksperimentu. Tajā fiziķi ierosināja veidu, kā atklāt jutīgu bumbu, nepieskaroties tai un neriskējot to eksplodēt.
Triks ir balstīts uz rīku, kas pazīstams kādifrakcijas režģis. Šī ir plāna membrāna ar mikroskopiskām spraugām. Kad elektronu stars saskaras ar difrakcijas režģi, tas sadalās divās daļās.
Kad šie staru sadalītāji ir pareizi izlīdzinātidifrakcijas režģi, pēc atdalīšanas elektrons rekombinējas tā, ka tas nonāk tikai vienā no diviem iespējamiem izvadiem. Tādējādi jaunajā iestatījumā elektroni nesaduras ar paraugu, kā tas ir tradicionālajā elektronu mikroskopijā. Tā vietā elektronu stara rekombinācija sniedz informāciju par paraugu zem mikroskopa.
Citā pētījumā McMorran komandaizmantoja līdzīgu difrakcijas režģi, lai izmērītu paraugu divās vietās vienlaikus. Tie sadalīja elektronu staru tā, lai tas izietu garām nelielai zelta daļiņai abām pusēm, mērot sīkos enerģijas gabaliņus, ko elektroni pārnesa uz daļiņu katrā pusē. .
Šī pieeja atklās jutīgas niansesatomu līmeni paraugā un ļaus mums saprast, kā daļiņas tajā mijiedarbojas. Tas ļauj aplūkot divas atsevišķas tā daļas un pēc tam tās apvienot un pārbaudīt to svārstību datus.
Kāpēc tas ir svarīgi?
Lai gan abiem pētījumiem ir atšķirīgiMērījumu veidi, tie izmanto to pašu pamata iestatījumu, kas pazīstams kā interferometrija. Makmorana komandas locekļi uzskata, ka viņu rīks varētu būt noderīgs ne tikai viņu pašu laboratorijā, bet arī visdažādākajos eksperimentos.
Ar pareiziem materiāliem un instrukcijāmuzstādījumu var pievienot daudziem esošajiem elektronu mikroskopiem.Citas laboratorijas jau ir izteikušas interesi par to un vēlas izmantot interferometru savos mikroskopos.
Lasīt vairāk:
Tas ir medīts gadsimtiem ilgi: ko mēs zinām par planētu Vulkāns blakus Saulei
Fiziķi ir eksperimentāli apstiprinājuši jaunu šķidrumu pamatlikumu
Astronomi ir atraduši planētu netālu no Zemes: tai ir ļoti dīvaina orbīta