Elektronmikroskop är kraftfulla verktyg för framtiden. De används för att hämta bilder från
Två nya studier
Två nya studier utförda av medarbetareMcMorran-labb vid University of Oregon erbjuder nya idéer om hur man kan förbättra elektronmikroskop. Båda involverar användningen av en grundläggande princip inom kvantmekaniken: en elektron kan bete sig både som en våg och som en partikel. Det här är ett av många exempel på kvantkonstigheter, där subatomära partiklars beteende verkar bryta mot den klassiska fysikens lagar.
I den första studien, föreslår forskare att studeraföremål under mikroskopet utan att komma i kontakt med det, vilket förhindrar skador på ömtåliga och osynliga prover med blotta ögat. Och som en del av det andra arbetet kom fysiker på hur man samtidigt utför två mätningar på ett objekt. Båda studierna är publicerade av den vetenskapliga tidskriften Physical Review Letters.
Problem med modern teknik
"Det är svårt att observera något utan att påverka objektet, särskilt i små detaljer," förklarar Ben McMorran "Kvantfysiken verkar tillåta oss att se mer utan att förstöra något."
Elektronmikroskop används för att erhållanärbilder av proteiner och celler, såväl som icke-biologiska prover, såsom nya typer av material Istället för ljuset som används i mer traditionella mikroskop, fokuserar elektroniska enheter en stråle av elektroner på provet provet ändras några av provets egenskaper Detektorn mäter förändringar i strålen, som sedan omvandlas till en högupplöst bild.
Men denna kraftfulla elektronstråle kan skada ömtåliga strukturer i provet Med tiden kan den förstöra själva detaljerna som forskare försöker studera.
Hur löser man det?
Som en lösning, McMorrans teamanvände Elitzur-Weidmans tankeexperiment som publicerades i början av 1990-talet. I den föreslog fysiker ett sätt att upptäcka en känslig bomb utan att röra den eller riskera att explodera den.
Tricket är baserat på ett verktyg som kallasdiffraktionsgitter. Detta är ett tunt membran med mikroskopiska slitsar i det När en elektronstråle träffar ett diffraktionsgitter delas den i två delar.
När dessa stråldelare är korrekt inriktadediffraktionsgitter, efter separation rekombinerar elektronen så att den endast hamnar i en av två möjliga utgångar. I den nya uppsättningen kolliderar alltså inte elektroner med provet, som i traditionell elektronmikroskopi. Istället ger rekombination av elektronstrålen information om provet under mikroskopet.
I en annan studie, McMorrans teamanvände ett liknande diffraktionsgitter för att mäta ett prov på två ställen samtidigt. De delade elektronstrålen så att den passerade vardera sidan av en liten guldpartikel och mätte de små energibitarna som elektronerna överförde till partikeln på varje sida .
Detta tillvägagångssätt kommer att avslöja känsliga nyanseratomnivå i provet och kommer att tillåta oss att förstå hur partiklar interagerar i det. Detta gör att du kan titta på två separata delar av den och sedan kombinera dem och kontrollera deras wobble-data.
Varför är detta viktigt?
Även om de två studierna har olikatyper av mätningar använder de samma grundläggande uppsättning, känd som interferometri. Medlemmar av McMorrans team tror att deras verktyg kan vara användbart inte bara i deras eget laboratorium, utan också för en mängd olika experiment.
Med rätt material och instruktioneruppställningen kan läggas till många befintliga elektronmikroskop. Andra laboratorier har redan uttryckt intresse för det och vill använda interferometern i sina egna mikroskop.
Läs mer:
Den har jagats i århundraden: vad vet vi om planeten Vulcan bredvid solen
Fysiker har experimentellt bekräftat en ny grundläggande lag för vätskor
Astronomer har hittat en planet nära jorden: den har en mycket konstig bana