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
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؟
«حسینیه بهشت»، پیوند خانههای شهدا با خیمههای عاشورا
مهلت ثبتنام در کاروان قرآنی اعزامی به اربعین تا ۵ تیرماه
عکس | جایزه بهترین بازیکن دیدار در دستان علی بیرو
گوشوارههایی که تاریخ فراموششان نکرد
چمران هنوز زنده است
یک فهرست متفاوت از بهترینهای سال ۲۰۲۶ در نیمه راه؛ مستقلها پیشتازند
آمادگی دانشگاه پیام نور برای میزبانی از آزمونهای سایر دانشگاهها
امتحانات پایانترم تحصیلات تکمیلی دانشگاه آزاد حضوری شد
مذاکره با دستگاهها برای توسعه صادرات محصولات فریلنسرها
زمان مصاحبههای آزمون دکتری سال ۱۴۰۵ تغییر کرد
تمدید مهلت ارسال مقالات سومین همایش هیئت و آیینهای مذهبی
زمان برگزاری آزمون زبان انگلیسی تولیمو تغییر کرد
سیره عملی میرزا جواد آقا ملکی تبریزی، مبتنی بر اصل «شکستن منیت» بود
افتتاح مسجد السلام در امارات با ظرفیت ۴ هزار نمازگزار
بنیامیه، نخستین و وحشتناکترین «خصولتی» تاریخ اسلام
بذر انحراف مجاهدین از سال۴۴ کاشته شد/نقش ساواک و زندان در تعمیق انحراف
شیخ حسین انصاریان: چشمی که بر حسین (ع) گریه کند در قیامت گریان نیست
افبیآی شهر کامل با بیمارستان، هتل و نیروگاه ساخت تا حملات سایبری را تمرین کند
بررسی ظرفیتهای هوش مصنوعی برای ارتقای خدمات زائران در نشست مشترک معاونت علمی و آستان قدس رضوی
ممنوع شدن هوش مصنوعی برای دانش آموزان ابتدایی نروژی
ناسا یک رصدخانه فضایی را در میانه زمین و آسمان به ارتفاع بالاتر میبرد
مصوبات جدید فرصتهای تحقیقاتی خارج از کشور دکتری ابلاغ شد
زنان بیشترین داوطلبان آزمون سمپاد/ نتایج اوایل مرداد اعلام میشود
سریال جدید «سرخدار» در راه آنتن: عمار تفتی به تلویزیون بازگشت
کشف نشانههای اولیه افسردگی در چشم کودکان
دانشمند ایرانی: مغز ما برای این همه خبر بد طراحی نشده است
تنش در ایستگاه فضایی بالا گرفت: ناسا از فضانوردانش خواست پناه بگیرند
محققان هشدار دادند: ایجاد نقاط داغ آلودگی در تنگه هرمز به دلیل ترافیک دریایی
یکی از این ستارههای دوقلو یک سیاره فراخورشیدی را بلعیده است
میلیاردرهای حوزه فناوری راز جوانی ابدی را کشف کردهاند؟
تصویری از یکی از شهدای کوچک امروز لبنان
وزیر آموزش و پرورش: بهرهبرداری از ۲۰۰ تا ۲۵۰ کلاس درس جدید در خراسان رضوی
معاون تربیتبدنی و سلامت: یک میلیون دانشآموز سفیر ایمنی و کمکهای اولیه شدند
۵۰۰ هزار دانشآموز زیر چتر کارت نشاط قرار گرفتند
آزمون مدارس سمپاد و نمونه دولتی با بیش از نیم میلیون داوطلب برگزار شد
پرداخت حقوق فرهنگیان بدون تاخیر انجام میشود
قصهای خواندنی برای کودکان: وقتی روباه جنگل را بههم ریخت
حسن طهرانیمقدم پدر موشکی ایران چگونه با نمیشودها مبارزه کرد؟
از بچههای میناب تا ناوچه دنا و انستیتو همه در مستندهای جدید جنگی
مهرانه مهین ترابی پس از ۲۳ سال دوری از تئاتر به صحنه باز میگردد
سریالهای جدید برای پخش دوبله شدند
مادران برای کوچکترین شهید کربلا لالایی خواندند
راز زنده ماندن مومنان در برزخ؛ هدایت، مشروط به ولایت است
روایت حدادعادل از ویژگیهای آیت الله مجتبی خامنهای
ماجرای خواندنی دیدار دکتر شریعتی و علامه جعفری
مصوبات جدید فرصتهای تحقیقاتی خارج از کشور دکتری ابلاغ شد
هشدار وزیر علوم: هوش مصنوعی بدون اخلاق، پیشرفتهترین ابزار ظلم میشود
آمادگی دانشگاه پیام نور برای میزبانی از آزمونهای سایر دانشگاهها
زمان مصاحبههای آزمون دکتری سال ۱۴۰۵ تغییر کرد
دانشمند ایرانی: مغز ما برای این همه خبر بد طراحی نشده است
امتحانات پایانترم تحصیلات تکمیلی دانشگاه آزاد حضوری شد
رشد استفاده از VPN در بعضی کشورهای اروپایی با قوانین جدید
دادگاه در دهلی نو درخواست بازگشایی تلگرام را رد کرد
کشف نشانههای اولیه افسردگی در چشم کودکان
زمان برگزاری آزمون زبان انگلیسی تولیمو تغییر کرد
تنش در ایستگاه فضایی بالا گرفت: ناسا از فضانوردانش خواست پناه بگیرند
حجت الاسلام پناهیان: شفافیت نامه اخیر رهبری نشانه قدرت جمهوری اسلامی است
روایت حدادعادل از ویژگیهای آیت الله مجتبی خامنهای
چمران هنوز زنده است
ماجرای خواندنی دیدار دکتر شریعتی و علامه جعفری
مدارک مورد پذیرش برای آزمون دکتری تخصصی و پژوهشی اعلام شد
آزمون مدارس سمپاد و نمونه دولتی با بیش از نیم میلیون داوطلب برگزار شد
سریال جدید «سرخدار» در راه آنتن: عمار تفتی به تلویزیون بازگشت
سریالهای جدید برای پخش دوبله شدند
حسن طهرانیمقدم پدر موشکی ایران چگونه با نمیشودها مبارزه کرد؟
ممنوع شدن هوش مصنوعی برای دانش آموزان ابتدایی نروژی
افبیآی شهر کامل با بیمارستان، هتل و نیروگاه ساخت تا حملات سایبری را تمرین کند
زنان بیشترین داوطلبان آزمون سمپاد/ نتایج اوایل مرداد اعلام میشود
دانشگاه آزاد شرایط امتحانات پایانترم دانشجویان ارشد و دکتری در شهر محل سکونت را اعلام کرد
مادران برای کوچکترین شهید کربلا لالایی خواندند
پرداخت حقوق فرهنگیان بدون تاخیر انجام میشود
مهلت ثبتنام در کاروان قرآنی اعزامی به اربعین تا ۵ تیرماه
یکی از این ستارههای دوقلو یک سیاره فراخورشیدی را بلعیده است
شرکت اپل از گران شدن محصولات خود خبر داد
راز زنده ماندن مومنان در برزخ؛ هدایت، مشروط به ولایت است
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.