Atttomikroskop. Kredit: University of Arizona.

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.

Mohammed Hassan. Kredit: Amee Hennig / University of Arizona.

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.

Logo. Kredit: University of Arizona.

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

University of Arizona 21. 8. 2024.

Science Advances online 21. 8. 2024.