إنجاز علمي مذهل.. علماء يلتقطون الصورة الأعلى دقة للذرات

التقاط الصورة الأعلى دقة على الإطلاق للذرات الفردية

حطم باحثون من جامعة كورنيل في نيويورك الرقم القياسي لأعلى دقة صورة تم التقاطها على الإطلاق للذرات الفردية، ما أدى إلى إنشاء لقطة يمكن “تكبيرها” نحو 100 مليون مرة، ووقع ضبط هذه الصور بدقة، في الواقع، حيث أن التشويش المتبقي في اللقطة هو فقط نتاج الاهتزاز الحراري للذرات نفسها، وفقاً لصحيفة “ديلي ميل“.

واستند هذا الإنجاز الى استخدم كاشفا جديدا لمضاعفة دقة المجهر الإلكتروني ثلاث مرات، إلا أن هذا الإعداد كان محدودا لأنه كان بإمكانه فقط تصوير عينات بالغة الرقة، وعينات قليلة السُمك فقط من الذرات. لكن إدخال كاشف مصفوفة بكسل بالمجهر الإلكتروني (EMPAD) جديد، والذي يتضمن خوارزميات إعادة بناء ثلاثية الأبعاد أكثر تقدما، مكّن من تحسين العملية.

طريقة التصوير الذرات

تتضمن طريقة التصوير التي استخدمها الفريق تقنية تسمى ptychography، حيث يتم إطلاق الحزمة المكونة، في هذه الحالة، من الإلكترونات، بشكل متكرر من خلال كائن معين، وإن كان ذلك من موضع مختلف قليلا في كل مرة.

من خلال مقارنة الأنماط المختلفة المتداخلة التي تشكلها الحزمة المبعثرة، يمكن للخوارزمية إعادة بناء الكائن المستهدف بدقة كبيرة، ومن خلال رؤية كيف يتغير النمط، يمكننا حساب شكل الكائن الذي تسبب في هذا النمط.

قال مؤلف الورقة والمهندس ديفيد مولر من جامعة كورنيل في نيويورك: “هذا لا يسجل رقما قياسيا جديدا فقط. لقد وصل إلى نظام سيكون فعليا حدا نهائيا للدقة. يمكننا الآن بشكل أساسي معرفة مكان وجود الذرات بطريقة سهلة للغاية”.

وأضاف “هذا يفتح الكثير من إمكانيات القياس الجديدة للأشياء التي أردنا القيام بها لفترة طويلة جدا. كما أنه يحل مشكلة طويلة الأمد، وهي التراجع عن التشتت المتعدد للحزمة في العينة، والتي منعتنا من القيام بذلك في الماضي”.

إنجاز علمي مذهل.. علماء يلتقطون الصورة الأعلى دقة للذرات
التقاط الصورة الأعلى دقة على الإطلاق للذرات الفردية

حطم باحثون من جامعة كورنيل الرقم القياسي لأعلى دقة صورة تم التقاطها على الإطلاق للذرات الفردية، ما أدى إلى إنشاء لقطة يمكن “تكبيرها” نحو 100 مليون مرة، ووقع ضبط هذه الصور بدقة، في الواقع، حيث أن التشويش المتبقي في اللقطة هو فقط نتاج الاهتزاز الحراري للذرات نفسها.

واستند هذا الإنجاز الى استخدم كاشفا جديدا لمضاعفة دقة المجهر الإلكتروني ثلاث مرات، إلا أن هذا الإعداد كان محدودا لأنه كان بإمكانه فقط تصوير عينات بالغة الرقة، وعينات قليلة السُمك فقط من الذرات. لكن إدخال كاشف مصفوفة بكسل بالمجهر الإلكتروني (EMPAD) جديد، والذي يتضمن خوارزميات إعادة بناء ثلاثية الأبعاد أكثر تقدما، مكّن من تحسين العملية.

طريقة التصوير الذرات

تتضمن طريقة التصوير التي استخدمها الفريق تقنية تسمى ptychography، حيث يتم إطلاق الحزمة المكونة، في هذه الحالة، من الإلكترونات، بشكل متكرر من خلال كائن معين، وإن كان ذلك من موضع مختلف قليلا في كل مرة.

من خلال مقارنة الأنماط المختلفة المتداخلة التي تشكلها الحزمة المبعثرة، يمكن للخوارزمية إعادة بناء الكائن المستهدف بدقة كبيرة، ومن خلال رؤية كيف يتغير النمط، يمكننا حساب شكل الكائن الذي تسبب في هذا النمط.

قال مؤلف الورقة والمهندس ديفيد مولر من جامعة كورنيل: “هذا لا يسجل رقما قياسيا جديدا فقط. لقد وصل إلى نظام سيكون فعليا حدا نهائيا للدقة. يمكننا الآن بشكل أساسي معرفة مكان وجود الذرات بطريقة سهلة للغاية”.

وأضاف “هذا يفتح الكثير من إمكانيات القياس الجديدة للأشياء التي أردنا القيام بها لفترة طويلة جدا. كما أنه يحل مشكلة طويلة الأمد، وهي التراجع عن التشتت المتعدد للحزمة في العينة، والتي منعتنا من القيام بذلك في الماضي”.

أقوى من الفولاذ وأخف من الهواء – أغرب المواد الكيميائية على وجه الأرض !!