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
واکنش سید عباس عراقچی وزیر امور خارجه به ادعای کمرشکنترین عملیات اقتصادی تاریخ
«لباس شخصی»سراغ یک پرونده امنیتی رفت
۵ نمایشنامه از ۵ درامنویس زن خوانده میشود
شکست «ددپول و ولورین» توسط «اودیسه»؛ رایان رینولدز تبریک گفت!
حجت الاسلام قمی: «مسجد» محور جامعه مبعوث است
بازگشت عمو پورنگ پس از ۵ سال به سیما
حجتالاسلام قمی: مسجد باید پرچمدار حرکت مؤمنان و جامعهسازی باشد
حجت الاسلام قمی: مسجد محدود به اقامه نماز نیست
حکمرانی شبکهای امام هادی(ع) در زندان و منشور کلامی زیارت جامعه کبیره
از سامرای محاصرهشده تا عصر غیبت/روایت راهبرد امام عسکری(ع) برای شیعه
جزئیات فصل جدید یک رویداد موسیقایی؛ وقتی موسیقی از تهران خارج میشود
تصویر معناداری که قالیباف در کنار خلیج فارس منتشر کرد
امیر جدیدی و حمید نعمتالله در پشتِ صحنه سریال داش آکل
«عید بیعت» در میدان ولیعصر(عج) برگزار میشود
بازگشت حماسی مصدق به قدرت،کینه شاه و دربار علیه دولت ملی را تعمیق کرد
شهادت امام حسن عسکری (ع) هیئت کجا برویم؟
مشرکان عصر جاهلیت موحد بودند؟
توییت معنادار معاون وزیر خارجه در پاسخ به ترامپ+عکس
سامرا آماده میزبانی از عزاداران امام حسن عسکری (ع) شد
اعلام برنامههای علمی هفته ملی ابنسینا در ایران
تلاش ملاعبدالله بهابادی در سازماندهی استنباط و روابط میان ادله
«عقل فعال» میراث حل مسائل روز؛ ابن سینا شاخصه عقلانیت در اسلام است
زبانآموز حرفهای چگونه آلمانی یاد میگیرد؟ نگاهی تخصصی به مسیر رسیدن از سطح A1 تا C1
محقق ایرانی باکتری را به ترانزیستور تبدیل کرد
جیمز وب ۳ سیاهچاله فعال در یک کهکشان دوردست کشف کرد
مصوبه مهم درباره اقتصاد دیجیتال
تولید ماده اولیه داروی ایرانی درمان «فیبروز کبدی»
ایده امیرکبیر در تأسیس دارالفنون چه بود؟
پرچم انتقام و خونخواهی بر فراز گنبد مساجد کشور به اهتزاز درمی آید
راهاندازی موکبهای دائمی در مرز ایران و عراق
چرا رهبر شهید به جوانان اروپایی نامه نوشتند؟
آثار و عوامل تجربه زیسته احساس تنهایی در دختران تجرد زیست
«فرمانده هرمز» را چقدر میشناسید؟
جزئیات برنامههای هفته آموزش هنر اعلام شد
شوراهای آموزش و پرورش؛ ظرفیت ملی برای جهش کیفیت و عدالت تربیتی
کاهش ۲۰ درصدی تخلفات اداری آموزشوپرورش
زنگ نماز همراه با زنگ مدرسه نواخته شود
آغاز دریافت کارت ۵ آزمون علوم پزشکی از امروز
جدیدترین تغییرات فراخوان جذب هیئت علمی علوم پزشکی را اینجا ببینید
آغاز ثبت نام پذیرفته شدگان آزمون دکتری از اول شهریور
جزئیات ثبت نام آزمون دکتری تخصصی و پژوهشی گروه علوم پزشکی اعلام شد
نتایج نهایی آزمون دکتری اعلام شد
بیش از ۷۵۰ هزار نفر کارت کنکور ۱۴۰۵ و آزمون پذیرش دانشجو معلم گرفتند
زمان و تعداد سوالات گروههای پنجگانه کنکور سراسری ۱۴۰۵ مشخص شد
هشدار درباره کاهش رتبه علمی ایران در جهان
پایان اسکرول بینهایت و شمارش لایک در اینستاگرام
آزمون تربیت معلم همزمان با کنکور سراسری ۱۴۰۵ برگزار میشود
بزرگترین هواپیمای تمام برقی جهان ۲۷ دقیقه پرواز کرد
«ایران دیجیتال»؛ پیوند فناوری و نظام تعلیم و تربیت
تضمین امنیت کنکور رکن اصلی تحقق عدالت آموزشی/ برخورد قانونی با تقلب
توزیع کارت کنکور ۱۴۰۵ از امروز آغاز شد
ناسا به طرح لشکرکشی روباتهای کروی به تایتان گرنت داد
حضور بیش از ۱۰۰ استارتاپ در اینوتکس ۲۰۲۶ قطعی شد
برگزاری محفل قرآنیها به مناسبت چهلم رهبر شهید انقلاب
صفحه اینترنتی معرفی رهبر شهید به زبان ژاپنی راه اندازی شد
تهیه کننده سریال اسباب زحمت: شخصیتهای سریالهای آقاخانی از جنس مردم هستند
گرامیداشت رهبر شهید با نگاهی به اندیشه ایشان در حوزههای انسانی
جدول پخش شبکه ۴ تغییر کرد
گردهمایی اصحاب هنر و اندیشه با گفتاری درباره آینده نزدیک ایران برگزار میشود
مرحوم ابوترابی الگوی مقاومت در شرایط سخت اسارت
نگاهی به حدود ۶۰۰ آیه مرتبط با جهاد و قتال و پاسخ به چالشهای امروز در این کتاب
مهران مدیری تحت عمل جراحی و درمان قرار گرفت
آموزش و پرورش باید در کنار سه قوه، «قوه چهارم» کشور باشد
حامد همایون مهمان درجام شد
«غوطهور» در صف اکران رفت
خوراک رسانهای کودک دهه ۶۰ با امروز فرق دارد
چگونه ایمان در زمان جنگ تقویت میشود؟
بزرگداشتی برای میراث دار فلسفه و طب حکیم ابوعلی سینا
درباره ارتداد در اسلام و انواع آن بیشتر بدانید
امتحانات ترم تابستان دانشگاههای سراسری و آزاد حضوری شد
آمادگی کامل شبکه ملی اجرا و حفاظت برای برگزاری مطلوب کنکور ۱۴۰۵
ثبتنام آزمون دکتری گروه علوم پزشکی سال ۱۴۰۵
حکم اخراج یکی از دانشجویان دانشگاه شریف ابلاغ شد
مسعود امیرلویی پس از ۵ سال مبارزه درگذشت
تمدید مهلت ثبتنام آزمون کارشناسی ارشد علوم پزشکی ۱۴۰۵
حمله سایبری گسترده به تأسیسات آب آمریکا
دستگاههای عکسبرداری پزشکی کوچکتر میشوند
اعلام تقویم آموزشی دانشگاه صنعتی شریف برای سال تحصیلی ۱۴۰۶-۱۴۰۵
امتحانات ترم تابستان دانشگاهها حضوری شد
راه اندازی خط ویژه جذب هیئت علمی در رشته هوش مصنوعی
تمدید مهلت ثبتنام آزمون کارشناسی ارشد علوم پزشکی ۱۴۰۵
اعلام تقویم آموزشی دانشگاه صنعتی شریف برای سال تحصیلی ۱۴۰۶-۱۴۰۵
اخراج ۲ دانشجو به دلیل توهین به پرچم مقدس ایران
راه اندازی خط ویژه جذب هیئت علمی در رشته هوش مصنوعی
امتحانات ترم تابستان دانشگاهها حضوری شد
حکم اخراج یکی از دانشجویان دانشگاه شریف ابلاغ شد
امتحانات ترم تابستان دانشگاههای سراسری و آزاد حضوری شد
زمان و تعداد سوالات گروههای پنجگانه کنکور سراسری ۱۴۰۵ مشخص شد
بزرگداشتی برای میراث دار فلسفه و طب حکیم ابوعلی سینا
آمادگی کامل شبکه ملی اجرا و حفاظت برای برگزاری مطلوب کنکور ۱۴۰۵
درباره ارتداد در اسلام و انواع آن بیشتر بدانید
تمهیدات لازم برای بازگشایی مطلوب مدارس خوزستان
مهلت ویرایش محل برگزاری چهلمین دوره آزمون دستیاری دندانپزشکی تمدید شد
آغاز پخش برنامه «محفل ستارهها»؛ این برنامه برای حال خوب کودکان است
جزئیات ثبت نام آزمون دکتری تخصصی و پژوهشی گروه علوم پزشکی اعلام شد
جدیدترین تغییرات فراخوان جذب هیئت علمی علوم پزشکی را اینجا ببینید
«غوطهور» در صف اکران رفت
ثبتنام آزمون دکتری گروه علوم پزشکی سال ۱۴۰۵
یافتههای جدید از نقش استارلینک در تجاوز نظامی آمریکا به ایران
آغاز پخش «هزار داستان» با اجرای مجری معروف
تابستان؛ فرصتی برای جبران بخشی از عقبماندگیها دانش آموزان
نظر پیامبر (ص) درباره خاک بازی کودکان چیست؟
نماز خواندن در خانه ای که سگ در آن است چه حکمی دارد؟
حامد همایون مهمان درجام شد
هشدار درباره کاهش رتبه علمی ایران در جهان
دستور جدید ترامپ به شرکت ها برای حمله سایبری
خوراک رسانهای کودک دهه ۶۰ با امروز فرق دارد
حمله سایبری گسترده به تأسیسات آب آمریکا
نتایج نهایی آزمون دکتری اعلام شد
رئیس جمهور: مسجد یکی از ظرفیتهای مؤثر در ارتقای سطح سواد عمومی 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.