دانشمندان سریعترین میکروسکوپ الکترونی جهان با بیشترین وضوح را ساختند_سیاه پوش
دانشگاه آونا سریعترین میکروسکوپ الکترونی جهان ساختند
دانشمندان دانشگاه آریزونا موفق به ساخت سریعترین میکروسکوپ الکترونی جهان شدهاند. این دستگاه پیشرفته قادر است تصاویر لحظهای از حرکت الکترونها را با وضوحی بینظیر ثبت کند. این نوآوری تحولی عظیم در حوزههای فیزیک، شیمی، بیوفناوری، علوم مواد و رشتههای مرتبط ایجاد میکند.
به گفتگو با نشریه، محمد حسن، دانشیار فیزیک و علوم نوری اظهار داشت این ابزار تازه با دارا بودن بیشترین وضوح، امکان مشاهده مستقیم حرکت الکترونها را در مقیاس زمانی بسیار کوتاه فراهم میآورد. این دستاورد ارتباطی قوی بین یافتههای علمی و کاربردهای مهندسی برقرار میسازد. او افزود با استفاده از این میکروسکوپ، امیدواریم بتوانیم به فهمیدن عمیقتر فیزیک کوانتومی و حرکت الکترونها دست یابیم.
میکروسکوپهای الکترونی فوقسریع که در دهه ۲۰۰۰ اولین بار معرفی شدند، از لیزر برای تشکیل پرتوهای الکترونی پالسی استفاده میکنند. این فناوری وضوح زمانی دستگاه را به شدت افزایش داده و امکان مشاهده تغییرات سریع در نمونه را فراهم کرده است. برخلاف میکروسکوپهای سنتی که کیفیت تصویر به شدت به دوربین وابسته است، در این نوع میکروسکوپها، وضوح عکس به زمان پالسهای ونی بستگی دارد. اصل کار ساده است هرچه زمان پالص کوتاهتر باشد، وضوح تصویر بالاتر خواهد بود.
در نسل قبلی میکروسکوپهای الکترونی فوقسریع، از پالسهای الکترونی با زمان آتوثانیه (یک کوینتیلیونیم ثانیه) استفاده میشد. این پالصها تصاویری شبیه فریمهای فیلم تشکیل میکردند، اما تغییرات سریع الکترونها بین این فریمها قابل مشاهده نبود. پژوهشگران دانشگاه آریزونا برای اولین بار موفق به تشکیل یک پالص تک الکترونی آتوثانیه شدند که قادر است حرکت الکترون را در یک لحظه ثابت ثبت کند. این پیشرفت، وضوح زمانی میکروسکوپ را به طور قابل توجهی افزایش داده و امکان مشاهده رویدادهای فوقسریع را فراهم آورده است،مانند یک دوربین پرسرعت که لحظاتی را ثبت میکند که با چشم غیرمسلح قابل مشاهده نیستند.
حسن و تیم تحقیقاتی او، تحقیقات خود را بر اساس پژوهشهای برنده جایزه نوبل پیر آغوستینی، فرانس کرواز و این هیررفتهاند. این سه دانشمند در سال ۲۰۲۳ به دلیل تشکیل اولین پالص تابش فرابنفش شدید با زمان آتوثانیه، موفق به کسب جایزه نوبل فیزیک شدند. حسن اظهار داشت تحقیقات این سه دانشمند پیشگام، به ما امکان داد حرکت الکترون را لحظهای با استفاده از پالصهای نوری آتوثانیه ردیابی کنیم. پژوهش ما بر پایه این دستاوردها بنا شده و با تشکیل اولین پالصهای الکترونی آتوثانیه، توانایی مشاهده همزمان حرکت الکترون در فضا و زمان را فراهم آورده است.
در این میکروسکوپ پیشرفته، از یک لیزر قوی استفاده میشود که به دو بخش تقسیم میشود پالص الکترونی سریع و پالصهای نور فوقمختصر. پالص اول که به عنوان پالص پمپ شناخته میشود، نمونه انرژی داده و باعث تغییرات سریع در الکترونها میشود. پالص دوم که به اسم پالص گیت نوری شناخته میشود، با تشکیل پنجره زمانی بسیار کوتاه، امکان تشکیل یک پصال تک الکترونی آتوثانیه را فراهم میآورد. زمان پنجره زمانی، وضوح عکس نهایی را تعیین میکند.
با همگامسازی دقیق این دو پالص، محققان میتوانند زمان تعامل پالصهای الکترونی با نمونه را به دقت کنترل کرده و در نتیجه، فرآیندهای فوقسریع در سطح اتمی را ثبت و مشاهده نمایند. برای مشاهده تازهترین اخبار به صفحه فناوری رسانه تکنا مراجعه کنید.
OAR_MEDIA_