Elektronmikroskop er kraftfulle verktøy for fremtiden. De brukes til å hente bilder fra
To nye studier
To nye studier utført av samarbeidspartnereMcMorran-laboratoriene ved University of Oregon tilbyr nye ideer om hvordan man kan forbedre elektronmikroskoper. Begge involverer bruk av et grunnleggende prinsipp for kvantemekanikk: et elektron kan oppføre seg både som en bølge og som en partikkel. Dette er ett av mange eksempler på kvanterarthet, der oppførselen til subatomære partikler ser ut til å bryte med lovene i klassisk fysikk.
I den første studien foreslår forskere å studeregjenstand under mikroskopet uten å komme i kontakt med det, og forhindrer skade på skjøre og usynlige prøver med det blotte øye. Og som en del av det andre arbeidet, fant fysikere ut hvordan de kunne utføre to målinger på et objekt samtidig. Begge studiene er publisert av det vitenskapelige tidsskriftet Physical Review Letters.
Problemer med moderne teknologi
"Det er vanskelig å observere noe uten å påvirke objektet, spesielt i små detaljer," forklarer Ben McMorran. "Kvantefysikk ser ut til å tillate oss å se mer uten å ødelegge noe."
Elektronmikroskop brukes til å oppnånærbilder av proteiner og celler, samt ikke-biologiske prøver, for eksempel nye typer materialer. I stedet for lyset som brukes i mer tradisjonelle mikroskoper, fokuserer elektroniske enheter en elektronstråle på prøven. Når strålen samhandler med prøve, endres noen av prøvens egenskaper. Detektoren måler endringer i strålen, som deretter konverteres til et høyoppløselig bilde.
Men denne kraftige elektronstrålen kan skade skjøre strukturer i prøven. Over tid kan den ødelegge selve detaljene forskerne prøver å studere.
Hvordan løse det?
Som en løsning, McMorrans teambrukte Elitzur-Weidman tankeeksperiment publisert på begynnelsen av 1990-tallet. I den foreslo fysikere en måte å oppdage en følsom bombe uten å berøre den eller risikere å eksplodere den.
Trikset er basert på et verktøy kjent somdiffraksjonsgitter. Dette er en tynn membran med mikroskopiske spalter i. Når en elektronstråle treffer et diffraksjonsgitter, deles den i to deler.
При правильном выравнивании этих светоделительных diffraksjonsgitter, etter separasjon rekombinerer elektronet slik at det ender opp i kun en av to mulige utganger. I det nye oppsettet kolliderer altså ikke elektroner med prøven, som i tradisjonell elektronmikroskopi. I stedet gir rekombinasjon av elektronstrålen informasjon om prøven under mikroskopet.
I en annen studie, McMorrans teambrukte et lignende diffraksjonsgitter for å måle en prøve på to steder samtidig. De splittet elektronstrålen slik at den passerte hver side av en liten gullpartikkel, og målte de små energibitene som elektronene overførte til partikkelen på hver side .
Denne tilnærmingen vil avsløre sensitive nyanseratomnivå i prøven og vil tillate oss å forstå hvordan partikler samhandler i den. Dette lar deg se på to separate deler av den og deretter kombinere dem sammen og sjekke slingringsdataene deres.
Hvorfor er dette viktig?
Selv om de to studiene har forskjelligetyper målinger, bruker de det samme grunnleggende oppsettet, kjent som interferometri. Medlemmer av McMorrans team tror at verktøyet deres kan være nyttig ikke bare i deres eget laboratorium, men også for en lang rekke eksperimenter.
Med riktige materialer og instruksjoneroppsettet kan legges til mange eksisterende elektronmikroskoper. Andre laboratorier har allerede vist interesse for det og ønsker å bruke interferometeret i sine egne mikroskoper.
Les mer:
Den har blitt jaktet på i århundrer: hva vet vi om planeten Vulcan ved siden av solen
Fysikere har eksperimentelt bekreftet en ny grunnleggende lov for væsker
Astronomer har funnet en planet nær jorden: den har en veldig merkelig bane