به گزارش ثریا - دانشمندان میکروسکوپ نوآورانهای موسوم به «میکروسکوپ نوری روبشی از نوع پراکندگی با دامنه نوسان بسیار کوچک نوک»(ULA-SNOM) را جهت تصویربرداری توسعه دادهاند که شامل یک نوک نقرهای اسکنکننده است که در خلاء فوقالعاده بالا و شرایط دمایی فوقالعاده سرد قرار گرفته تا ظریفترین جزئیات ساختاری یک اتم منفرد را تشخیص دهد.
به نقل از آیای، میکروسکوپها مدتهاست که چشم دانشمندان به روی دنیای نامرئی بودهاند و همه چیز را از سلولهای زنده گرفته تا ویروسها و ساختارهای نانومتری آشکار کردهاند. با این حال، حتی قدرتمندترین میکروسکوپهای نوری نیز توسط یک قانون اساسی فیزیک با نام «حد پراش»(diffraction limit) محدود شدهاند که مانع از دیدن واضح هر چیزی کوچکتر از حدود ۲۰۰ نانومتر میشود که برای ثبت اتمهای منفرد بسیار بزرگ است.
این محدودیت، مانع مشاهده چگونگی تعامل نور با اتمها یا مولکولهای منفرد شده است که یک گام حیاتی برای پیشرفت علم مواد، الکترونیک و مطالعات کوانتومی است.
اکنون تیمی از پژوهشگران بینالمللی بر این چالش غلبه کردهاند. آنها تکنیک تصویربرداری نوآورانهای را با یک میکروسکوپ نوری روبشی از نوع پراکندگی با دامنه نوسان بسیار کوچک نوک آن توسعه دادهاند که میتواند ویژگیهایی به اندازه یک نانومتر را به صورت نوری تفکیک کند.
دانشمندان یک میکروسکوپ نوری توسعه دادهاند که به آنها این امکان را میدهد رفتار نور را در سطح اتمهای منفرد مشاهده کنند، کاری که زمانی فقط با ابزارهای میکروسکوپ مبتنی بر الکترون امکانپذیر تلقی میشد. این پیشرفت میتواند نحوه مطالعه ماده را در اساسیترین سطح آن متحول کند و همه چیز را از نحوه ساخت سلولهای خورشیدی گرفته تا نحوه درک ما از واکنشهای شیمیایی و سامانههای کوانتومی را تغییر دهد.
کوچک کردن نور به اندازه اتمها
این تیم برای غلبه بر محدودیتهای وضوح نوری سنتی، با تکنیکی موسوم به «میکروسکوپ نوری روبشی از نوع پراکندگی»(s-SNOM) کار کردند. در این میکروسکوپ یک نوک فلزی تیز با لیزر روشن میشود و روی سطح ماده اسکن میشود. نور از سطح در الگوهایی پراکنده میشود که جزئیات نانومتری را آشکار میکند. با این حال، تنظیمات معمول این فناوری فقط به وضوح حدود ۱۰ تا ۱۰۰ نانومتر میرسد که برای تصویربرداری در مقیاس اتمی بسیار بزرگ است.
دانشمندان با استفاده از رویکرد نوآورانه خود، موفق شدند حرکت نوک اسکنکننده را به سطح فوقالعاده کوچکی کاهش دهند. در این روش، نوک آن با دامنه نوسان تنها ۰/۵ تا ۱ نانومتر که تقریباً عرض سه اتم است، نوسان میکند. مشخص شد که این حرکت دقیق به اندازه کافی بزرگ است تا سیگنالهای نوری را دریافت کند، در عین حال به اندازه کافی نیز کوچک است تا ظریفترین جزئیات ساختاری را تشخیص دهد.
خود نوک از نقره پولیش شده ساخته شده بود که سطحی صاف و پایدار را تضمین کند. یک لیزر سرخ مرئی بر روی نوک هدایت شده است و پدیدهای موسوم به «حفره پلاسمونیک»(plasmonic cavity) ایجاد کرد که یک حفره کوچک و محدود نور است که بین نوک و سطح نمونه تشکیل میشود.
این شرایط برودتی لرزشها و آلودگی را از بین برد و به نوک کمک کرد تا دقیقاً در ارتفاع یک نانومتر بالاتر از سطح باقی بماند. سپس آنها برای فیلتر کردن نور پسزمینه و تقویت سیگنال واقعی، از روشی تخصصی استفاده کردند که دادههای نوری را واضحتر و قابل اعتمادتر کرد.
ثبت تصاویر در مقیاس اتمی
این تیم از تنظیمات میکروسکوپ خود برای تصویربرداری از جزایر سیلیکونی با ضخامت تک اتمی استفاده کرد. برخلاف این واقعیت که این لایههای سیلیکونی فقط یک اتم ارتفاع داشتند، میکروسکوپ توانست به وضوح نشان دهد که سیلیکون نه تنها از نظر شکل، بلکه از نظر نحوه واکنش هر ماده به نور، کجا تمام میشود و نقره کجا شروع میشود. این نتیجه تأیید کرد که این سامانه میتواند کنتراست نوری واقعی را با وضوح اتمی ثبت کند. این فناوری جدید همچنین میتوانست انواع مختلفی از اطلاعات را همزمان جمعآوری کند.
این تیم با بررسی نحوه پاسخدهی نوک آن در فرکانسهای مختلف ارتعاش، توانست سیگنالها را از منابع مختلف جدا کند. دانشمندان برای اولین بار توانستند به وضوح ببینند که چگونه یک اتم یا نقص منفرد بر رفتار نوری یک ماده تأثیر میگذارد. این فناوری میتواند منجر به طراحی دقیق نانوساختارها در الکترونیک، کشف مواد نوری جدید یا حتی سلولهای خورشیدی بهتر که نور را کارآمدتر جذب میکنند، شود. علاوه بر این، دانشمندان میتوانند از این تکنیک برای مطالعه نقاط کوانتومی، حسگرهای تک مولکولی، یا ساختارهای زیستی با سطحی از جزئیات که قبلاً غیرممکن بود، استفاده کنند.
با این حال، میکروسکوپ «ULA-SNOM» نیازمند ابزارهای تخصصی دیگری نیز است و دانشمندان امیدوارند مطالعات آینده بر کاربردیتر، در دسترستر و مقیاسپذیرتر کردن این رویکرد تمرکز کنند.
این مطالعه در مجله Science Advances منتشر شده است.
منبع : میکروسکوپ
استرالیا جریمه شبکههای اجتماعی را دو برابر کرد
یک طرح جدید: یارانه غذای دانشجویان از ترم آینده مستقیم به کیف پول آنها واریز میشود
هواپیمای فضایی چین یک شیء مرموز را در مدار رها کرده است
آزمایش موشک «استارشیپ» پیش از پرواز سیزدهم با موفقیت به سرانجام رسید
صنعت هوانوردی اعلام کرد: ضایعات غذایی به سوخت جت تبدیل میشوند
شمارش معکوس تا پرتاب جدیدترین فناوری فضایی «اسپیسایکس» آغاز شد
جدیدترین خبر از وضعیت فاطمه شکری بازیگر پیشکسوت
اکران فیلم استخر سروش صحت به تعویق افتاد
سری جدید انیمیشن «داستان اسباببازی» همه رقبا را کنار زد
پیشنهاد وزیر علوم برای جذب دانشجویان پاکستانی در دانشگاه سیستان و بلوچستان
شرایط پذیرش در آزمون کاردانی به کارشناسی فرهنگیان اعلام شد
فراهم شدن امکان ویرایش حوزه آزمون پذیرش دستیار تخصصی
زیرساختهای فرسوده ناسا دیگر پاسخگوی ماموریتهای «آرتمیس» نیستند
راز کندی تنبلها کشف شد
تأثیر پنهان طعمهای محبوب سیگار الکترونیکی بر قلب را جدی بگیرید
آیا خاطرات را میتوانیم بخوریم؟
عکس روز ناسا از ماراتن مریخ منتشر شد
کاروان دانشآموزی ایران با بهترین شرایط به ژیمنازیاد اعزام شود
دستورالعمل فعالیتهای تابستانی مدارس ابلاغ شد
کلاسهای جبرانی تابستانی دانش آموزان از ۱۵ تیرماه آغاز میشود
راه حل مقابله با مصرف مواد مخدر در محیطهای دانشگاهی
صدور حکم اخراج دانشجوی امیرکبیر به دلیل اهانت به پرچم ایران
حضور ۱۱ دانشگاه ایرانی در رتبه بندی کیواس ۲۰۲۷ ؛ دانشگاه تهران در صدر جدول
قرار بود ششم تیر و روز ترور آخرین روز جمهوری اسلامی باشد
تجلیل از گری اولدمن در جشنواره تلویزیونی بریتانیا
رسالت تداوم نهضت عاشورا و تاریخنگاری زنده سیره تبلیغی امام سجاد(ع)
برگزاری ۵ شب عزاداری در دانشگاه تهران در دهه دوم ماه محرم
نگاهی به وضعیت معنویت انیمیشن کودکان در سه الگوی، دیزنی، پیکسار و جیبلی
پوشش بیش از ۱۰۰۰ رسانه برای مراسم عاشورای کربلای معلی
مصاحبه دوره دکتری دانشگاه آزاد از امروز آغاز میشود
توسعه تعاملات دانشگاههای ایران و کشورهای عضو اکو در دستور کار
ایران به دانش فنی ساخت «مغز مصنوعی» دست یافت
در عصری هستیم که سرعت،فضیلت شده است/بحران معنایی انسان معاصر از کجاست؟
فراخوان کسب دانش فنی ساخت یک قطعه مهم در صنایع حساس و راهبردی
ثبتنام مدارس باید بر اساس محدوده محل سکونت انجام شود
زیارت تبلیغاتی صدام در عتبات/ سقوط یک سناریو توسط اسرای ایرانی
چرا امام حسین (ع) به پا خاست؟
تل زینبیه به روی بانوان زائر کربلا بازگشایی شد
اگر امام را نشناسیم، غربال خواهیم شد
هوش مصنوعی آنتروپیک شکاف در سیستمهای دولت آمریکا را شناسایی کرد
امروز آخرین فرصت ثبت نام در پذیرش کاردانی به کارشناسی ۱۴۰۵
ارسال آییننامه جامع مدیریت دانشگاهها به شورای عالی انقلاب فرهنگی
آغاز پویش «کارت نشاط» برای حمایت از دانشآموزان
آموزش و پرورش: شرایط ثبتنام دانشآموزان اتباع اعلام خواهد شد
نتایج نقل و انتقالات فرهنگیان شنبه اعلام میشود
ابررایانه چینی از رقبای آمریکایی پیشی گرفت
خوابگاههای علوم پزشکی تهران میزبان مهمانان مراسم تشییع پیکر رهبر شهید
برنامه زمانی امتحانات دانشجویان دانشگاه صنعتی امیرکبیر تغییر کرد
حضور وزیر علوم در آیین عاشورای حسینی در زینبیه استانبول
آماده تسهیل فرآیندهای اداری و حمایت از ابتکارات نوآورانه هستیم
ظرفیت ۶۸ هزار نفری پذیرش کاردانی به کارشناسی ۱۴۰۵ اعلام شد؛ ثبتنام تا شنبه ۳۰ خرداد
نقش شهادت در آثار محمدعلی نادری؛ وقتی قلمو با زبان درد سخن میگوید
شرایط بهرهمندی مؤسسات قرآنی از نرخ صفر مالیاتی ابلاغ شد
نگاهی دوباره به ایران از دریچه «باد صبا»؛ میراثی که از دیروز بهجا ماند
پیام تسلیت مدیرعامل مرکز گسترش به مناسبت درگذشت یک مستندساز
شاپور رحیمی خواننده و نوازنده پیشکسوت درگذشت
روایت احساسات در بطن تصاویر؛ محدودیتها مانع ثبت جنایات جنگ شدهاند
تام کروز ۴۶ سال حضورش در سینما را با یک کلیپ یادآوری کرد
حقوق طبیعی امام حسین (ع) در آخرین موعظه ایشان
ماجرای پیشگویی امام علی(ع) درباره کربلا و شهادت امام حسین(ع) چه بود؟
کل خیر فی الحسین؛ بزرگترین خسارت جدایی از حسین (ع) است
اسکار از ۵۲۹ نفر برای عضویت دعوت کرد؛ از نگار اسکندرفر تا جیکوب الوردی
آموزش تدبر در قرآن ویژه کارکنان دولت اجرایی میشود
تابلوی ۶۰۰ ساله تایلندی، سند تاریخی پیشینه آئینهای حسینی
بشارت امام صادق (ع) به پیرمرد ۱۰۰ ساله؛ کلید رستگاری در دنیا و آخرت
انتقاد از یک بازیگر و کمدین برای حضور در مراسم ترامپ؛ با فاشیستها عکس نگیر!
مجموعه کامل فیلمهای استنلی کوبریک در یک بسته خاص عرضه میشود
عاشورا و پیوست فرهنگی ایران؛ از سوگ شیعی تا سرمایه انسجام ملی
تاثیر حرف مردم بر سرنوشت یک دختر؛ ایده «مرجان» از کجا پیدا شد؟
سیره امام حسین(ع) آمیزهای از تدبیر دینی و سیاسی و اخلاق اجتماعی بود
مدارک مورد پذیرش برای آزمون دکتری تخصصی و پژوهشی اعلام شد
دانشگاه آزاد شرایط امتحانات پایانترم دانشجویان ارشد و دکتری در شهر محل سکونت را اعلام کرد
مخاطب از دیدن این سریال تکراری خسته نمیشود؛ جادوی «مختارنامه» چیست؟
مجریان تراز زبان فارسی معرفی شدند؛ پدافند زبانی با اجرا!
این ۳ کارگردان معروف برای تشییع رهبر شهید مستند میسازند
توییت جدید محمدباقر قالیباف با انتشار صحنه سیو بیرانوند+عکس
از گاندی تا کارلایل، همه مرید حسین (ع)
ماشین ثروتاندوزی امویان؛ از باندبازی تا احیای هدایای نوروزی
همانگونه که جسم به روزی مادی نیاز دارد، روح نیز به معرفت محتاج است
آیا ماجرای ازدواج حضرت قاسم (ع) در کربلا صحت دارد؟
مدارک مورد پذیرش برای آزمون دکتری تخصصی و پژوهشی اعلام شد
دانشگاه آزاد شرایط امتحانات پایانترم دانشجویان ارشد و دکتری در شهر محل سکونت را اعلام کرد
چمران هنوز زنده است
مهلت ثبتنام در کاروان قرآنی اعزامی به اربعین تا ۵ تیرماه
همانگونه که جسم به روزی مادی نیاز دارد، روح نیز به معرفت محتاج است
«حسینیه بهشت»، پیوند خانههای شهدا با خیمههای عاشورا
گوشوارههایی که تاریخ فراموششان نکرد
این ۳ کارگردان معروف برای تشییع رهبر شهید مستند میسازند
مخاطب از دیدن این سریال تکراری خسته نمیشود؛ جادوی «مختارنامه» چیست؟
یک فهرست متفاوت از بهترینهای سال ۲۰۲۶ در نیمه راه؛ مستقلها پیشتازند
آیا ماجرای ازدواج حضرت قاسم (ع) در کربلا صحت دارد؟
توییت جدید محمدباقر قالیباف با انتشار صحنه سیو بیرانوند+عکس
ماشین ثروتاندوزی امویان؛ از باندبازی تا احیای هدایای نوروزی
امروز آخرین فرصت ثبت نام در پذیرش کاردانی به کارشناسی ۱۴۰۵
بشارت امام صادق (ع) به پیرمرد ۱۰۰ ساله؛ کلید رستگاری در دنیا و آخرت
برنامه زمانی امتحانات دانشجویان دانشگاه صنعتی امیرکبیر تغییر کرد
مجریان تراز زبان فارسی معرفی شدند؛ پدافند زبانی با اجرا!
تاثیر حرف مردم بر سرنوشت یک دختر؛ ایده «مرجان» از کجا پیدا شد؟
آماده تسهیل فرآیندهای اداری و حمایت از ابتکارات نوآورانه هستیم
خوابگاههای علوم پزشکی تهران میزبان مهمانان مراسم تشییع پیکر رهبر شهید
ارسال آییننامه جامع مدیریت دانشگاهها به شورای عالی انقلاب فرهنگی
عکس | جایزه بهترین بازیکن دیدار در دستان علی بیرو
ظرفیت ۶۸ هزار نفری پذیرش کاردانی به کارشناسی ۱۴۰۵ اعلام شد؛ ثبتنام تا شنبه ۳۰ خرداد
تابلوی ۶۰۰ ساله تایلندی، سند تاریخی پیشینه آئینهای حسینی
مجموعه کامل فیلمهای استنلی کوبریک در یک بسته خاص عرضه میشود
نقش شهادت در آثار محمدعلی نادری؛ وقتی قلمو با زبان درد سخن میگوید
از گاندی تا کارلایل، همه مرید حسین (ع)
حضور وزیر علوم در آیین عاشورای حسینی در زینبیه استانبول
ابررایانه چینی از رقبای آمریکایی پیشی گرفت
آغاز پویش «کارت نشاط» برای حمایت از دانشآموزان
نظراتی که حاوی توهین یا افترا به اشخاص ،قومیت ها ،عقاید دیگران باشد و یا با قوانین کشور وآموزه های دینی مغایرت داشته باشد منتشر نخواهد شد - لطفاً نظرات خود را با حروف فارسی تایپ کنید.