Elektronenmicroscopen zijn krachtige instrumenten van de toekomst. Ze worden gebruikt om afbeeldingen van te verkrijgen
Twee nieuwe onderzoeken
Twee nieuwe onderzoeken uitgevoerd door medewerkersMcMorran-laboratoria aan de Universiteit van Oregon bieden nieuwe ideeën over hoe elektronenmicroscopen kunnen worden verbeterd. Beide omvatten het gebruik van een fundamenteel principe van de kwantummechanica: een elektron kan zich zowel als golf als als deeltje gedragen. Dit is een van de vele voorbeelden van kwantumvreemdheid, waarbij het gedrag van subatomaire deeltjes de wetten van de klassieke natuurkunde lijkt te schenden.
In de eerste studie stellen wetenschappers voor om te studerenobject onder de microscoop zonder ermee in contact te komen, waardoor schade aan kwetsbare en voor het blote oog onzichtbare monsters wordt voorkomen. En als onderdeel van het tweede werk ontdekten natuurkundigen hoe ze tegelijkertijd twee metingen aan een object konden uitvoeren. Beide onderzoeken zijn gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift Physical Review Letters.
Problemen van moderne technologieën
"Het is moeilijk om iets waar te nemen zonder het object te beïnvloeden, vooral in kleine details", legt Ben McMorran uit. "De kwantumfysica lijkt ons in staat te stellen meer te zien zonder iets te vernietigen."
Voor het verkrijgen worden elektronenmicroscopen gebruiktclose-ups van eiwitten en cellen, maar ook van niet-biologische monsters, zoals nieuwe soorten materialen. In plaats van het licht dat in meer traditionele microscopen wordt gebruikt, richten elektronische apparaten een elektronenbundel op het monster. Terwijl de straal interageert met de Sommige kenmerken van het monster veranderen. De detector meet veranderingen in de straal, die vervolgens worden omgezet in een beeld met hoge resolutie.
Maar deze krachtige elektronenbundel kan kwetsbare structuren in het monster beschadigen en na verloop van tijd juist de details die wetenschappers proberen te bestuderen verpesten.
Hoe het op te lossen?
Als tijdelijke oplossing, het team van McMorrangebruikte het gedachte-experiment van Elitzur-Weidman dat begin jaren negentig werd gepubliceerd. Daarin stelden natuurkundigen een manier voor om een gevoelige bom te detecteren zonder hem aan te raken of het risico te lopen hem te laten ontploffen.
De truc is gebaseerd op een tool die bekend staat alsdiffractierooster. Dit is een dun membraan met microscopisch kleine spleten erin.Wanneer een elektronenbundel een diffractierooster raakt, wordt deze in twee delen gesplitst.
Wanneer deze bundelsplitsers goed zijn uitgelijnddiffractieroosters recombineert het elektron na scheiding zodat het slechts in één van de twee mogelijke uitgangen terechtkomt. In de nieuwe opstelling botsen de elektronen dus niet met het monster, zoals bij traditionele elektronenmicroscopie. In plaats daarvan levert recombinatie van de elektronenbundel informatie op over het monster onder de microscoop.
In een ander onderzoek, het team van McMorrangebruikten een soortgelijk diffractierooster om een monster op twee plaatsen tegelijk te meten. Ze splitsten de elektronenbundel zodat deze aan weerszijden van een klein gouddeeltje passeerde, waarbij de kleine stukjes energie werden gemeten die de elektronen aan elke kant naar het deeltje overbrachten .
Deze benadering zal gevoelige nuances onthullenatomair niveau in het monster en zal ons in staat stellen te begrijpen hoe deeltjes daarin op elkaar inwerken. Hiermee kunt u naar twee afzonderlijke delen ervan kijken en ze vervolgens combineren en hun wiebelgegevens controleren.
Waarom is dit belangrijk?
Hoewel de twee onderzoeken verschillend zijnVoor dit soort metingen gebruiken ze dezelfde basisopstelling, bekend als interferometrie.Leden van McMorrans team geloven dat hun tool niet alleen nuttig kan zijn in hun eigen laboratorium, maar ook voor een grote verscheidenheid aan experimenten.
Met de juiste materialen en instructiesDe opstelling kan worden toegevoegd aan veel bestaande elektronenmicroscopen. Andere laboratoria hebben er al interesse in getoond en willen de interferometer in hun eigen microscopen gebruiken.
Lees verder:
Er wordt al eeuwen op gejaagd: wat weten we over de planeet Vulcan naast de zon
Natuurkundigen hebben experimenteel een nieuwe fundamentele wet voor vloeistoffen bevestigd
Astronomen hebben een planeet in de buurt van de aarde gevonden: die heeft een heel vreemde baan