Nézze meg a sporthíreket is
Iratkozzon fel hírlevelünkre Nézze meg a sporthíreket is
Az attomikroszkóp egy módosított transzmissziós elektronmikroszkóp, ami elektronsugarat használ arra, hogy képet alkosson néhány nanométer átmérőjű dolgokról. Ahogy a fényre, az elektronokra is gondolhatunk hullámként. Ezek a hullámhosszok azonban sokkal kisebbek, mint a fényé. Ez azt jelenti, hogy az elektronsugárnak nagyobb a felbontása, mint egy hagyományos lézernek és kisebb dolgokat érzékel, mint az atomok, vagy más elektronfelhők.
Az új eszköz megragadja a repülésben lévő elektronokat úgy, hogy egy kvintilliomod másodperc impulzusokkal ütköztetik őket. Ez nagy teljesítmény: az elektronok körülbelül 2.200 km/s sebességgel haladnak, ezáltal képesek 18.4 másodperc alatt körüljárni a Földet.
Ez a transzmissziós elektronmikroszkóp olyan, mint az okos telefonok legújabb verziójában lévő nagyon erőteljes kamera; lehetővé teszi, hogy olyan dolgokat fotózzon le, amiket azelőtt nem voltunk képesek látni – mint az elektronok. A kutatók remélik, hogy ezzel a mikroszkóppal a tudományos közösség megérti az elektronok viselkedése és mozgása mögötti kvantumfizikát.
Az, hogy az atomban és a molekulákban lévő elektronok hogyan rendeződnek és hogyan rendeződnek újra alapvető kérdés a fizikában és a kémiában, de mivel a kis részecskék villámgyorsak, hihetetlenül nehéz tanulmányozni őket.
A kutatók a korai 2000-es években kidolgoztak egy olyan módszert, amivel kis attoszekundum impulzusokat generáltak – amiért 2023-ban Nobel-díjat kaptak érte a fizikusok.
De még a néhány attoszekundum is túl nagy ahhoz, hogy megragadja az elektronok egyéni mozgását. Hogy ezt elérjék, a fizikusok addig dolgoztak egy elektronágyún, míg elérték, hogy egy attoszekundum impulzust produkáljon.
A szupergyors képeket úgy érték el Hassan és kollégái, hogy egy lézerrel ultrarövid impulzusokra vágták az elektronsugarat. Mint egy kamerán a zár, ezek az impulzusok lehetővé tették, hogy 625 attoszekundumonként megragadják az elektronok új képét egy grafén lemezen - ez körülbelül 1.000-szer gyorsabb, mint a létező technikák. Ezek az impulzusok a tanulmányozott „mintába” ütköznek, és ahogy az elektronok keresztülhaladnak rajta, lelassulnak és megváltozik az elektronsugár hullámfrontjának alakja. A lelassult sugarat aztán felnagyítják egy lencsével és aztán egy fluorescensz anyagba ütköztetik, ami fénylik, amikor a sugár rajta landol. Azzal, hogy az elektronimpulzust két gondosan szinkronizált fényimpulzussal párosították (hogy az anyagban lévő elektronokat mozgásra gerjesszék és hogy segítsék az elektronimpulzus létrejöttét), képesek voltak vizsgálni az atomokban lévő elektronok ultragyors mozgását.
Néhány attoszekundumra csökkentve a mikroszkóp expozíciós idejét, a fizikusok felfedték hogyan szállítják az elektronok a töltést, hogyan viselkednek a félvezetőkben és a folyékony vízben, és hogy az atomok közti kémiai kötések, hogy szakadnak szét?
A mikroszkóp még nem képes egy elektron képeit megragadni – ehhez rendkívül nagy térbeli felbontásra lenne szükség. De összefűzve az összegyűjtött képeket, a tudósok létrehoztak egy fajta mozgást megállító berendezést, ami megmutatja, hogy egy elektrongyűjtemény hogyan mozog keresztül egy molekulán.
A technika lehetővé teheti a kutatóknak, hogy megfigyeljék hogyan történik egy kémiai reakció, vagy tesztelhetik hogyan mozognak az elektronok a DNS-en keresztül. Ez az információ elősegítheti, hogy a tudósok új anyagokat, vagy személyre szóló gyógyszereket készítsenek.
Hassan azt mondja, hogy ezzel az új eszközzel megpróbálnak hidat verni aközött, amit a tudósok a laboratóriumban felfedeznek és a való világban való alkalmazás között, ami hatással lehet a mindennapi életünkre.
(forrás: Science News: https://www.sciencenews.org/, Live Science: https://www.livescience.com/)
