Elektrónové mikroskopy sú výkonnými nástrojmi budúcnosti. Používajú sa na získanie obrázkov z
Dve nové štúdie
Dve nové štúdie uskutočnené spolupracovníkmiLaboratóriá McMorran na University of Oregon ponúkajú nové nápady, ako zlepšiť elektrónové mikroskopy. Oba zahŕňajú použitie základného princípu kvantovej mechaniky: elektrón sa môže správať ako vlna aj ako častica. Toto je jeden z mnohých príkladov kvantovej podivnosti, keď sa zdá, že správanie subatomárnych častíc porušuje zákony klasickej fyziky.
V prvej štúdii vedci navrhujú študovaťpredmet pod mikroskopom bez toho, aby s ním prišiel do kontaktu, čím sa zabráni poškodeniu krehkých a voľným okom neviditeľných vzoriek. A v rámci druhej práce fyzici prišli na to, ako súčasne vykonať dve merania na objekte. Obe štúdie publikuje vedecký časopis Physical Review Letters.
Problémy moderných technológií
„Je ťažké niečo pozorovať bez ovplyvnenia objektu, najmä v malých detailoch," vysvetľuje Ben McMorran. „Zdá sa, že kvantová fyzika nám umožňuje vidieť viac bez toho, aby sme čokoľvek zničili."
Na získanie sa používajú elektrónové mikroskopydetailné zábery proteínov a buniek, ako aj nebiologické vzorky, ako sú nové typy materiálov. Namiesto svetla používaného v tradičnejších mikroskopoch zameriavajú elektronické zariadenia lúč elektrónov na vzorku. Keďže lúč interaguje s vzorky, niektoré charakteristiky vzorky sa zmenia Detektor meria zmeny v lúči, ktoré sa potom prevedú na obraz s vysokým rozlíšením.
Tento silný elektrónový lúč však môže poškodiť krehké štruktúry vo vzorke a časom môže zničiť práve tie detaily, ktoré sa vedci snažia študovať.
Ako to vyriešiť?
Ako riešenie, McMorranov tímpoužil myšlienkový experiment Elitzur-Weidman publikovaný začiatkom 90. rokov 20. storočia. Fyzici v ňom navrhli spôsob, ako odhaliť citlivú bombu bez toho, aby sa jej dotkli alebo riskovali jej výbuch.
Trik je založený na nástroji známom akodifrakčná mriežka. Ide o tenkú membránu s mikroskopickými štrbinami. Keď elektrónový lúč narazí na difrakčnú mriežku, rozdelí sa na dve časti.
Keď sú tieto rozdeľovače lúčov správne zarovnanédifrakčných mriežok, po oddelení sa elektrón rekombinuje tak, že skončí len v jednom z dvoch možných výstupov. V novom nastavení teda elektróny nekolidujú so vzorkou, ako v tradičnej elektrónovej mikroskopii. Namiesto toho rekombinácia elektrónového lúča poskytuje informácie o vzorke pod mikroskopom.
V ďalšej štúdii McMorranov tímpoužili podobnú difrakčnú mriežku na meranie vzorky na dvoch miestach súčasne. Rozdelili elektrónový lúč tak, že prechádzal po oboch stranách malej častice zlata, pričom merali drobné kúsky energie, ktoré elektróny preniesli častici na každej strane .
Tento prístup odhalí citlivé nuansyatómovej úrovni vo vzorke a umožní nám pochopiť, ako v nej častice interagujú. To vám umožní pozrieť sa na dve samostatné časti a potom ich skombinovať a skontrolovať ich kolísavé údaje.
Prečo je to dôležité?
Aj keď sa tieto dve štúdie líšiatypy meraní, používajú rovnaké základné nastavenie, známe ako interferometria.Členovia McMorranovho tímu veria, že ich nástroj by mohol byť užitočný nielen v ich vlastnom laboratóriu, ale aj pre širokú škálu experimentov.
So správnymi materiálmi a pokynminastavenie je možné pridať k mnohým existujúcim elektrónovým mikroskopom, o ktoré už prejavili záujem iné laboratóriá a chcú interferometer použiť vo svojich vlastných mikroskopoch.
Čítaj viac:
Po stáročia sa loví: čo vieme o planéte Vulcan vedľa Slnka
Fyzici experimentálne potvrdili nový základný zákon pre kvapaliny
Astronómovia našli pri Zemi planétu: má veľmi zvláštnu obežnú dráhu