„ATTOMIKROSKOPIE“ Nový mikroskop je tak rychlý, že vidí elektrony v pohybu. Snímky pořizuje rychlostí jedné kvintiliontiny sekundy.

Nejrychlejší mikroskop na světě: pracuje tak ohromující rychlostí, že je to vůbec první zařízení schopné zachytit jasný obraz pohybujících se elektronů.

Mikroskop vyvinutý vědci z Arizonské univerzity, kteří svou práci publikovali v časopise Science, využívá elektronové pulzy o rychlosti jedné attosekundy – neboli jedné kvintiliontiny sekundy – k pořizování „zmrazených snímků“ subatomárních částic, které se pohybují dostatečně rychle na to, aby během několika sekund obletěly Zemi. Informuje futurism.com.

Jedná se o potenciálně převratný pokrok, který by mohl vědcům umožnit zjistit, co se děje s elektrony během ultrarychlých interakcí, jako je například rozpad chemické vazby.

„Poprvé jsme schopni dosáhnout časového rozlišení v řádu sekund pomocí našeho elektronového transmisního mikroskopu – a nazvali jsme ho ‚attomikroskopie‘,“ uvedl v prohlášení k práci spoluautor studie Mohammed Hassan, docent fyziky a optických věd na U of A. “V současné době je možné dosáhnout časového rozlišení v řádu sekund. „Můžeme vidět kousky elektronu v pohybu.“

Postupný vývoj a jeho zlepšování

Předchozí elektronové mikroskopy se k tomuto výkonu přiblížily, když dosáhly rychlosti několika attosekund namísto pouhé jedné.

Přesto je tento rozdíl na subatomární úrovni věčností: bez vyššího „časového rozlišení“ nebyli vědci schopni pozorovat některé jemnosti různých interakcí elektronu v jejich průběhu.

Řečeno fotografickou terminologií, mikroskopy jednoduše neměly dostatečně rychlou závěrku nebo dostatečně vysokou snímkovou frekvenci.

Pulsující pulsy s pulsujícími pulsy

Aby arizonští vědci tyto snahy vylepšili, navrhli svůj „attomikroskop“, který rozděluje laser na elektronový puls a dva světelné pulsy. Jejich vzájemná spolupráce je klíčová: nestačí, aby byl elektronový puls – který provádí vlastní zobrazování – superrychlý.

První světelný puls tedy excituje cílové elektrony, aby se daly do pohybu, což je pečlivě synchronizováno s druhým světelným pulsem, který připraví elektronový puls k úderu v okamžiku, kdy jsou částice uvedeny do pohybu.

Následné interakce mezi paprsky elektronů z mikroskopu a vzorkem jsou zachyceny snímačem kamery a poskládány do obrazu.

„Doufáme, že díky tomuto mikroskopu bude vědecká komunita moci pochopit kvantovou fyziku, která stojí za tím, jak se elektron chová a jak se pohybuje,“ řekl Hassan

Zdroj: Futurism, Phys.org, science.org