گروه علمی فرهنگی: فیزیک‌دانان گونه‌ای جدید از میکروسکوپ‌‌های الکترونی ساختند که می‌تواند از اتم‌هایی که تحت تغییرات ساختاری یا شیمیایی قرار گرفته‌اند، تصویربرداری کند.

احمد زیویل و همکارانش در مؤسسه فناوری کالیفرنیا در آمریکا از پالس‌های لیزری و الکترونیِ همراه شده، برای ردیابی اتم‌های اکسیژن و وانادیم در حین مرتب شدن مجدد آنها روی سطح اکسید وانادیم در مدت زمانی حدود چند پیکوثانیه استفاده کردند. این محققان می‌گویند که از این روش می‌توان در مطالعات مختلف پدیده‌های بیولوژیکی و فیزیکی فوق سریع استفاده کرد. 


به گزارش ستاد ویژه توسعه فناوری نانو، چون الکترون‌ها انرژی بالاتری نسبت به نور دارند و طول موجشان نیز از نور کمتر است، میکروسکو‌پ‌های الکترونی می‌توانند تصاویری با کیفیت بهتر از میکروسکوپ‌های نوری ایجاد کنند. برای بهبود تصویر میکروسکوپ الکترونی از بسته‌های موج الکترونی همدوس شده استفاده می‌شود(این بسته‌های موج می‌توانند حاوی حداقل یک الکترون باشند). این کار کیفیت تصاویر را تا حد زیادی بهبود می‌بخشد.

طول موج این بسته‌ها از فواصل اتمی بسیار کوچک‌تر است. برای همین می‌توان تصاویری بسیار متمرکز در ابعاد اتمی ایجاد کرد یا به عبارتی می‌توان با کیفیتی در حد ابعاد اتمی تصویربرداری نمود. دوره تناوب این بسته‌های موج، فوق‌العاده کم است و می‌توان از آنها در عکسبرداری لحظه‌ای از اتم‌هایی که تحت تغییرات شیمیایی و ساختاری قرار گرفته‌اند، استفاده کرد.


در سال 2005، زیویل و همکارانش در کار قبلی‌شان با استفاده از این بسته‌های الکترونی همراه شده، از نمونه‌های مختلف موادی و بیولوژیکی تک عکس‌های لحظه‌ای گرفته‌ بودند. اما آنها هم‌اکنون با توسعه همین روش می‌توانند در یک دوره زمانی (هر چند کوتاه) به صورت متوالی عکسبرداری کنند و به‌این ترتیب می‌توانند مرتب شدن خود به خودی مجدد اتم‌های وانادیم و اکسیژن را در مدت زمانی کمتر از 100 فمتوثانیه (پیشوند فمتو یعنی یک هزارمیلیاردیم) مشاهده کنند.

همان طور که در شکل نشان داده شده است، در طراحی این «میکروسکوپ‌های فوق‌سریع» که برای تصویربرداری در یک توالی زمانی انجام گرفته است، از پالس‌های لیزری با دوره تناوب فمتوثانیه‌ای استفاده شده است. در اینجا هر پالس به دو پالس مجزا تبدیل می‌شود که یکی از آنها در ایجاد پالس‌های الکترونی در میکروسکوپ استفاده می‌شوند و دیگری نیز برای گرم کردن نمونه به کار می‌رود.


طبق گفته این محققان، سخت‌ترین و مهمترین بخش در این کار، ایجاد هماهنگی بین پالس‌های لیزری و الکترونی ورودی به نمونه است. این قسمت از کار به دلیل اختلاف سرعت بین پالس‌های لیزری و الکترونی بسیار دشوار است زیرا پالس‌های لیزری با سرعت نور حرکت می‌کنند در حالی که پالس‌های الکترونی با دو سوم سرعت نور حرکت می‌کنند.

پالس‌های لیزری همراه‌ شده، برای گرم کردن نمونه و ایجاد یک انتقال از ساختار بلوری دما پایین به ساختار دما بالا، مورد استفاده قرار می‌گیرند. با تغییر اختلاف زمانی بین پالس‌های لیزری و الکترونی در مراحل زمانی منظم، می‌توان از اتم‌ها در دماهای مختلف نمونه، تصویربرداری لحظه‌ای نمود.


مرگ جیمز هیلیر
اما هم‌زمان با اعلام خبر نخستین فیلمبرداری با میکروسکوپ الکترونیکی، اعلام ‌شد که جیمز هیلیر، طراح اولین میکروسکوپ الکترونیکی کاربردی در سن 91 سالگی درگذشت. این فیزیکدان کانادایی الاصل در اثر سکته مغزی در پرینستون درگذشت.


اولین بار میکروسکوپ الکترونی توسط دو مهندس آلمانی به نام‌های ارسنت روسکا و رین‌هولد رودنبرگ در سال 1931 اختراع شد اما این دستگاه مشکلات بسیاری داشت و عملاً قابل‌استفاده نبود. هیلیر و همکار دانشگاهی وی در دانشگاه تورنتو در سال 1937 بر روی این پروژه با یکدیگر کار کردند و اختراع دانشمندان آلمانی را به عنوان نمونه اولیه کار خود برای ساخت یک میکروسکوپ الکترونی قابل استفاده به کار بردند.

کد خبر 14174

برچسب‌ها