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
قبل از خرید قطعات آسانسور این 7 نکته را بدانید
مهلت دانشجویان الزهرا(س) برای ثبت‌نام وام تحصیلی و ودیعه مسکن متأهلی
اعلام نتیجه اولیه آزمون سردفتری اسناد رسمی نوبت سال ۱۴۰۴
مجموعه‌رباعی «دوستش داشته باش» سروده میلاد عرفان‌پور منتشر شد
روایت زندگینامه شهید حاج اسماعیل رضایی منتشر می‌شود
۱۵ درصد مدارس کشور در برنامه بازرسی‌های دوره‌ای قرار می‌گیرند
ارائه ۸۵ طرح دانش‌آموزی در بیست‌وهشتمین جشنواره جوان خوارزمی
تصویر منتشر شده از جاسک
تصویری از عملیات های نیروی هوایی ارتش در شب های اخیر
رژیم چنج در آمریکا رخ داد+عکس
امروز آخرین مهلت اعتراض به آزمون‌های ارشد و دکتری علوم پزشکی
نسخه پیشنهادی سند حکمرانی نظام‌های ارزیابی آموزش عالی بررسی شد
طرح نوین تغذیه با محوریت دانشجویان اجرا می‌شود
پژوهش مسئله‌محور؛ کلید استفاده واقعی از ظرفیت علمی دانشگاه‌ها
استارلینک پایان حکمرانی ارتباطات در ایران است؟
هکرها با دمای بانک خون فرانسه بازی کردند و آن را بالا بردند
تصویب کلیات آیین‌نامه جدید ارتقای اعضای هیئت علمی
دانشگاه شهید بهشتی دلایل عدم تعلق وام دانشجویی را اعلام کرد
فاز دوم آمایش آموزش عالی به‌روز شد
داریوش فرهنگ گوینده یک مستند شد
ابلاغ مصوبه جدید شرکت مجدد در آزمون دستیاری پزشکی توسط رئیس جمهور
رابرت پتینسون با چهلمین جایزه سینماتک آمریکا تجلیل می‌شود
اجرای کنسرت‌نمایش «فرهاد» در تماشاخانه نوفل لوشاتو
اجرای نمایش «خاک نشینان» در فرهنگسرای نیاوران
شکست ترامپ سوژه کارلوس لطوف شد
اهمیت آموزش اخلاق و رفتار حرفه‌ای در محیط دانشگاه به پزشکان جوان
تأکید بر حمایت از ظرفیت‌های بومی امنیت سایبری
لزوم متناسب‌سازی مستمر آموزش علوم پزشکی با نیازهای نظام سلامت
تصویر/فراز مهم پیام رهبر انقلاب
۲ پهپاد لوکاس غنیمت گرفته شدهٔ دشمن آمریکایی توسط سپاه+عکس
آزمون وکالت کانون وکلای دادگستری ۱۴۰۵ با حضور ۱۰۱ هزار نفر برگزار شد
دانش‌آموزان ایران پای آرمان‌های انقلاب و دفاع از وطن ایستاده‌اند
اخذ مجوز استخدام ۹ معلم بازمانده حادثه دبستان شجره طیبه میناب
فوتبال از مدرسه تا تیم ملی؛ وعده تازه برای کشف استعداد در دانش‌آموزان
ایلان ماسک اسپیس ایکس و تسلا را ادغام می‌کند؟
ترامپ اورکل را وادار به عقب نشینی از قرارداد با تراشه ساز چینی کرد
تصمیم جدید وزارت علوم درباره درخواست دانشگاه‌ها برای ایجاد رشته جدید
با وجود تحریم‌ها، تجهیزات کوانتومی بومی در حال ساخت است
وام تحصیلی این دانشجویان ۵۰ درصد افزایش می‌یابد
تغییر و به‌روزرسانی ۵۰ تا ۷۰ درصدی رشته‌های کشاورزی
گوگل به مدارس هشدار داد
دختران ایرانی در جستجوی «خود»؛ هویت در میدان کشمکش سنت و مدرنیته
روز مبارزه با استکبار، روز به خاک مالیدن پوزه قلدران وحشی خواهد شد
قرآن از راز ماندگاری قدرت فرعون می‌گوید
آغاز کار نگارش جلد دوم مجموعه چهار جلدی «کربن‌شناسی»
آیا بانک‌ها برای خلق پول به مجوز فقهی نیاز دارند؟
مسجد باید میدان‌دار اصلی فعالیت‌های قرآنی جامعه شود
وام تحصیلی دانشجویان برتر، ممتاز و متأهل ۵۰ درصد افزایش می‌یابد
ثبت‌نام وام‌های تحصیلی و ودیعه مسکن متأهلی دانشجویان شروع شد
اعلام فهرست رشته‌های پذیرش مستقیم دستیاری تخصصی از بین پزشکان عمومی
وزیر علوم: پیوند دانش و فناوری، قدرت ملی را افزایش می‌دهد
مسئولیت شرعی والدین در قبال نیازهای فرزندان امروز چیست؟
موج جدید هک سوپرمارکت‌های اروپا
سرلشکر رضایی: ملت ایران شکست بزرگی را به ترامپ تحمیل کرد
واکنش کاخ سفید پس از شکست جمهوری‌خواهان در انتخابات میان‌دوره‌ای+عکس
شکار پهپادهای آمریکایی سوژه توییت سخنگوی سپاه+عکس
پاسخ صمیمانه فرمانده نیروی دریایی سپاه به نامه دختران جهادگر مازندرانی+عکس
بت ترامپ با شکست در جنگ با ایران ترک برداشت+عکس
زلزلهٔ ۳.۱ ریشتری در عمق ۱۵ کیلومتری زمین، بیرم فارس را لرزاند
انتخابات میان‌دوره‌ای آمریکا و ضربه سیاسی بزرگ به دونالد ترامپ
کنایه سفارت ایران در لندن به ترامپ پس از شکست انتخاباتی +عکس
تب هوش مصنوعی در شرکت‌ها هم داغ شد
علت فوت حمید علیدوستی چه بود؟
داروهایی که به نفع ویروس عمل می‌کند و سلامت بیمار را به خطر می‌اندازد
کشف یک جرم مرموز در لبه منظومه شمسی توسط اخترشناسان
تصویر روز ناسا از شب در سیاره‌ای وهم‌انگیز
کنجکاوی کودک تا کجا باید درباره تلفن همراه والدین پیش برود؟
کتاب صوتی «پل‌های مدیسون کانتی» منتشر شد
چرا از قهرمانان فقط مدال‌هایشان را می‌بینیم؟
کتاب «هم‌سفیر» منتشر شد
ستاره اسکندری پس از هفت سال به صحنه تئاتر بازمی‌گردد
کمبود جدی فضای آموزشی در مناطق حاشیه‌ای و پرتراکم شهری
دانش‌آموزان قرآنی شایسته قدردانی هستند
چرا سریال «روشنایی شب» با واکنش رسانه صهیونیستی مواجه شد؟
محدودیت دسترسی به اطلاعات اسلحه‌ها برای نوجوانان در چت جی پی تی
ثبت‌نام آزمون انتخاب حسابدار رسمی سال ١۴۰۵ آغاز شد؛ اعلام زمان آزمون
تسهیلات جدید برای قبولی‌های ارشد و دکتری از سوی وزارت علوم
نمرات مردودی دانشجویان ورودی ۱۴۰۲ به بعد در معدل کل محاسبه نمی‌شود
تفکیک مسیر ارتقای اساتید علوم انسانی از رشته‌های مهندسی و کشاورزی
امکان ویرایش معدل و سهمیه در آزمون کارشناسی ارشد علوم پزشکی فراهم شد
آزمون وکالت کانون وکلای دادگستری ۱۴۰۵ با حضور ۱۰۱ هزار نفر برگزار شد
ثبت‌نام وام‌های تحصیلی و ودیعه مسکن متأهلی دانشجویان شروع شد
اعلام فهرست رشته‌های پذیرش مستقیم دستیاری تخصصی از بین پزشکان عمومی
اهمیت آموزش اخلاق و رفتار حرفه‌ای در محیط دانشگاه به پزشکان جوان
وزیر علوم: پیوند دانش و فناوری، قدرت ملی را افزایش می‌دهد
وام تحصیلی این دانشجویان ۵۰ درصد افزایش می‌یابد
موج جدید هک سوپرمارکت‌های اروپا
پاسخ صمیمانه فرمانده نیروی دریایی سپاه به نامه دختران جهادگر مازندرانی+عکس
۲ پهپاد لوکاس غنیمت گرفته شدهٔ دشمن آمریکایی توسط سپاه+عکس
دانش‌آموزان ایران پای آرمان‌های انقلاب و دفاع از وطن ایستاده‌اند
تصویر/فراز مهم پیام رهبر انقلاب
لزوم متناسب‌سازی مستمر آموزش علوم پزشکی با نیازهای نظام سلامت
دانشگاه شهید بهشتی دلایل عدم تعلق وام دانشجویی را اعلام کرد
مسئولیت شرعی والدین در قبال نیازهای فرزندان امروز چیست؟
بت ترامپ با شکست در جنگ با ایران ترک برداشت+عکس
وام تحصیلی دانشجویان برتر، ممتاز و متأهل ۵۰ درصد افزایش می‌یابد
تصویب کلیات آیین‌نامه جدید ارتقای اعضای هیئت علمی
امروز آخرین مهلت اعتراض به آزمون‌های ارشد و دکتری علوم پزشکی
شکار پهپادهای آمریکایی سوژه توییت سخنگوی سپاه+عکس
زلزلهٔ ۳.۱ ریشتری در عمق ۱۵ کیلومتری زمین، بیرم فارس را لرزاند
کنایه سفارت ایران در لندن به ترامپ پس از شکست انتخاباتی +عکس
فوتبال از مدرسه تا تیم ملی؛ وعده تازه برای کشف استعداد در دانش‌آموزان
تأکید بر حمایت از ظرفیت‌های بومی امنیت سایبری
تصمیم جدید وزارت علوم درباره درخواست دانشگاه‌ها برای ایجاد رشته جدید
دختران ایرانی در جستجوی «خود»؛ هویت در میدان کشمکش سنت و مدرنیته
ترامپ اورکل را وادار به عقب نشینی از قرارداد با تراشه ساز چینی کرد
اخذ مجوز استخدام ۹ معلم بازمانده حادثه دبستان شجره طیبه میناب
سرلشکر رضایی: ملت ایران شکست بزرگی را به ترامپ تحمیل کرد
تغییر و به‌روزرسانی ۵۰ تا ۷۰ درصدی رشته‌های کشاورزی
آغاز کار نگارش جلد دوم مجموعه چهار جلدی «کربن‌شناسی»
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.