Атобой
Ось, найшвидший мікроскоп у світі: він працює з такою дивовижною швидкістю, що це перший у світі пристрій, здатний фіксувати чітке зображення електронів, що рухаються.
Мікроскоп, розроблений дослідниками з Університету Аризони і які опублікували свою роботу в журналі Science, використовує електронні імпульси зі швидкістю однієї атосекунди або однієї квінтильйонної частки секунди для створення «стоп-кадрів» зображення субатомних частинок, які рухаються досить швидко, щоб облетіти Землю за лічені секунди.
Це потенційно революційне досягнення, яке може дозволити вченим з'ясувати, що відбувається з електронами під час надшвидких взаємодій, таких як розрив хімічного зв'язку.
«Вперше ми можемо досягти атосекундної часової роздільної здатності за допомогою нашого електронного трансмісійного мікроскопа — і ми вигадали термін "атомікроскопія"», — сказав у повідомленні про роботу співавтор дослідження Мохаммед Хассан, доцент кафедри фізики та оптичних наук в Університеті Австралії. «Ми можемо бачити електрони в русі».
Поступове поліпшення
Попередні електронні мікроскопи були близькими до досягнення цієї мети, досягаючи швидкості в кілька атосекунд замість однієї.
Проте на субатомному рівні ця різниця вічна: без вищої «часової роздільної здатності» вчені не могли спостерігати деякі тонкощі різних взаємодій електронів у міру їх виникнення.
З погляду фотографії, мікроскопи просто не мали достатньо короткої витримки або досить високої частоти кадрів.
Пульс б'ється
Щоб покращити ці зусилля, дослідники з Аризони розробили свій «атомікроскоп», що дозволяє розщеплювати лазер на електронний імпульс і два світлові імпульси. Ключовим моментом є те, як вони працюють разом: недостатньо просто мати електронний імпульс, який і створює фактичне зображення, щоб воно було надшвидким.
Тоді відбувається таке: перший світловий імпульс збуджує цільові електрони, змушуючи їх рухатися, що ретельно синхронізується з другим світловим імпульсом, який змушує електронний імпульс вдарити в той момент, коли частки починають рухатися.
Наступні взаємодії між пучками електронів мікроскопа та зразком фіксуються датчиком камери та об'єднуються для формування зображення.
"Ми сподіваємося, що за допомогою цього мікроскопа наукова спільнота зможе зрозуміти квантову фізику того, як поводиться електрон і як він рухається", — сказав Хассан.
Джерела: University of Arizona
