Електронні мікроскопи – це потужні інструменти майбутнього. Їх використовують для отримання зображень з
Два нових дослідження
Два нові дослідження, проведені співробітникамилабораторії МакМоррана Університету Орегона пропонують нові ідеї про те, як покращити електронні мікроскопи. Обидва мають на увазі використання фундаментального принципу квантової механіки: електрон може поводитися одночасно як хвиля і як частка. Це один із багатьох прикладів квантової дивності, коли поведінка субатомних частинок, здається, порушує закони класичної фізики.
У першому дослідженні вчені пропонують вивчатиоб'єкт під мікроскопом, не вступаючи з ним у контакт, запобігаючи пошкодженню тендітних та невидимих неозброєному оку зразків. А в рамках другої роботи фізики придумали, як одночасно виконувати одразу два виміри на об'єкті. Обидва дослідження публікує науковий журнал Physical Review Letters.
Проблеми сучасних технологій
"Важко спостерігати за чимось, не впливаючи на об'єкт, особливо в дрібних деталях, - пояснює Бен МакМорран. - Схоже, квантова фізика дозволяє бачити більше, нічого не руйнуючи".
Електронні мікроскопи використовуються для отриманнякрупних планів білків і клітин, а також небіологічних зразків, таких як нові види матеріалів. Замість світла, що використовується в більш традиційних мікроскопах, електронні пристрої фокусують пучок електронів на зразку. При взаємодії пучка зі зразком деякі характеристики останнього змінюються. Детектор вимірює зміни в промені, які потім перетворюються на зображення з високою роздільною здатністю.
Але цей потужний електронний промінь може пошкодити тендітні структури в зразку. З часом він може зіпсувати ті самі деталі, які намагаються вивчити вчені.
Як її вирішити?
Як обхідний шлях команда Макморранавикористовувала мислений експеримент Еліцура - Вайдмана, опублікований на початку 1990-х років. У ньому фізики пропонували спосіб виявлення чутливої бомби, не торкаючись до неї та не ризикуючи її підірвати.
Трюк заснований на інструменті, відомий якдифракційні грати. Це тонка мембрана з мікроскопічними прорізами в ній. Коли електронний пучок потрапляє на дифракційну решітку, він поділяється на дві частини.
При правильному вирівнюванні цих світлодільнихдифракційних ґрат після поділу електрон рекомбінується так, що потрапляє тільки на один з двох можливих виходів. Так, у новій установці електрони не стикаються із зразком, як у традиційній електронній мікроскопії. Натомість рекомбінація електронного променя дає інформацію про зразок під мікроскопом.
В іншому дослідженні команда Макморранавикористовувала аналогічну дифракційну решітку для вимірювання зразка в двох місцях одночасно. Вони розділили електронний пучок так, щоб він проходив по обидві сторони від маленької золотої частинки, вимірюючи крихітні біти енергії, які електрони передавали частинці з кожного боку.
Такий підхід виявить чутливі нюанси.атомарного рівня у зразку і дозволить зрозуміти, як у ньому взаємодіють частки. Це дозволяє подивитися на дві окремі частини, а потім об'єднати їх разом і перевірити дані про їх коливання.
Чому це важливо?
Хоча у цих двох дослідженнях проводяться різнівиди вимірювань, вони використовують одну і ту ж базову установку, відому як інтерферометрія. Члени команди Макморрана вважають, що їх інструмент може бути корисний не тільки в їхній власній лабораторії, але і для різних експериментів.
За наявності правильних матеріалів та інструкційінсталяцію можна додати до багатьох існуючих електронних мікроскопів. Інші лабораторії вже виявили до неї інтерес і хочуть використовувати інтерферометр у власних мікроскопах.
Читати далі:
За нею полювали століттями: що нам відомо про планету Вулкан поруч із Сонцем
Фізики експериментально підтвердили новий фундаментальний закон для рідин
Астрономи знайшли планету неподалік Землі: у неї дуже дивна орбіта