Elektrony se obvykle pohybují tak rychle, že za sekundu mnohokrát obletí Zemi. Udělat snímek něčeho takového bývá dost náročné. Fyzici americké University of Arizona ale nedávno vyvinuli nejrychleji pracující mikroskop na světě, který to dokáže. Jsou přesvědčeni, že jejich technologie povede k průlomům ve fyzice, chemii, materiálových vědách a dalších odvětvích.
Jak říká vedoucí týmu Mohammed Hassan, jejich attosekundový transmisní elektronový mikroskop je jako výkonný fotoaparát v nejnovějším modelu chytrého telefonu. Umí doposud nevídané věci. Fyzici by s ním mohli analyzovat kvantovou fyziku, které ovlivňuje chování elektronů i to, jak se elektrony vlastně pohybují.
Optické mikroskopy mají svůj limit, pod který se nelze dostat. Transmisní elektronové mikroskopy používají místo viditelného světla svazky elektronů, které procházejí studovaným vzorkem. Po přelomu tisíciletí se objevily ultrarychlé elektronové mikroskopy, které používají lasery pro generování pulzů elektronů. Tato technologie značně zvýšila časové rozlišení elektronového mikroskopu, tedy jeho schopnost pozorovat a studovat změny ve vzorku v průběhu času.
V ultrarychlých transmisních elektronových mikroskopech je rozlišení dané trváním elektronových pulzů. Čím rychlejší jsou pulzy, tím lepší jsou výsledné snímky. Dosavadní ultrarychlé elektronové mikroskopy zvládají generovat pulzy jednou za pár attosekund. Je s nimi možné pozorovat leccos, ale elektrony jim stále unikají.
Hassan a jeho kolegové postavili elektronový mikroskop, který generuje elektronový pulz za jedinou attosekundu. Jeho časové rozlišení je tak extrémní, že se s letícím elektronem poradí. Je jako vysokorychlostní kamera, jen ve světě částic. Tvůrci nové technologie tomu říkají attomikroskopie.
Attomikroskop se skládá se ze dvou částí s lasery. První, svrchní část vysílá ultrafialový laserový pulz, který v mikroskopu uvolní ultrarychlé elektrony, zatímco spodní část využívá dva laserové paprsky k ovládání pohybu elektronů. Synchronizace laserových paprsků zaručí úspěšné pořízení snímku, třeba elektronu v letu.
Video. Atto Fridays - Mohammed Hassan
Literatura
Nejmenší a nejlehčí mikroskop na světě II
Autor: Josef Pazdera (23.05.2016)
Jak zastavit elektrony? Chce to extrémně intenzivní laser
Autor: Stanislav Mihulka (10.02.2018)
247 zeptosekund: Nejkratší naměřený časový úsek v historii
Autor: Stanislav Mihulka (18.10.2020)
Kvantové provázání fotonů zdvojnásobuje rozlišení mikroskopů
Autor: Stanislav Mihulka (04.05.2023)
Attosekundový experiment zachytil elektrony v kapalné vodě
Autor: Stanislav Mihulka (18.02.2024)
Diskuze:
Tak to chci vidět!
Petr Mikulášek,2024-08-27 07:35:41
1. Limit technologie není jenom rychlost, ale i rozlišení. Furt je to elektronový mikroskop, furt jsou limitovaní vlnovou délkou toho, čím to pozorují. Vlnová délka elektronu na pozorování se asi nebude moc lišit od vlnové délky pozorovaných elektronů.
2. Heisenberg namítá, že při pozorování elektronu zkolabuje jeho vlnová funkce. Buďto chytnou polohu elektronu, nebo jeho pohyb. Kdyby se stal zázrak a udělali statický snímek elektronu, tak... neví odkud a jak rychle přiletěl.
3. Navíc detekce měřeného elektronu se dá udělat jenom srážkou s měřícím elektronem a to oba dva ovlivní. Měřící musí změnit parametry, aby se dalo detekovat, že našel ten měřený a zbytek je o zákonu zachování energie. Proto řada snímků jednoho letícího elektronu neklapne. A pokud těch elektronů vyfotí víc, neřekne to nic o dráze protože každý má svou vlnovou funkci, která zkolabuje jindy a jinak.
Osobně z toho mám pocit, že to o sérii snímků elektronu psal nějaký plochozemec... Ale třeba jenom neví, že to nejde a udělá to.
Diskuze je otevřená pouze 7dní od zvěřejnění příspěvku nebo na povolení redakce
