أضواء على الأبحاث

مجهر يرصد أحداثًا تقع في تريلليونات من الثانية

  • Published online:

N. Hanacek/NIST

أجرى علماء تحديثات بسيطة لمجهر إلكتروني عمره 25 عامًا، مَكَّنَتْه من تصوير أفلام تسجل أحداثًا لا تتجاوز مدتها أجزاءً من التريليون من الثانية.

تُعَد المجاهر الإلكترونية النافذة (TEM) أدوات أساسية في تصوير الأجسام على المستوى الذري، مثل الفيروسات، والجسيمات النانوية. ويكوِّن المجهر الإلكتروني النافذ صور هذه الأجسام عن طريق تسليط تيار متواصل من الإلكترونات على عينة فحصٍ، يلزم بقاؤها ثابتةً لبضع ثوان -على الأقل- لإتمام عملية التصوير. وإذا تحركت العينة، تكون النتيجة صورة مشوشة.

ولتسجيل الأفلام بدلًا من الصور، صممت جون لاو -من المعهد الوطني للمعايير والتقنية في مدينة جايثرسبرج بولاية ميريلاند- وزملاؤها آلية تقطِّع التدفق المتواصل لتيار الإلكترونات، وهو ما يؤدي إلى توليد نبضات إلكترونية، ثم استخدم الباحثون بعد ذلك مجهرًا إلكترونيًّا نافذًا مزودًا بهذا التحديث، لتسجيل مرور إشعاع ميكروي الموجة، عبر مشطين دقيقين يدخلان في تكوين أدوات مصغرة. واستغرق هذا الحدث 30 جزءًا من التريليون من الثانية.

ويمكن لهذا الجهاز المُحدَّث أن يرصد أحداثًا تستغرق ما بين 25 جزءًا من مليار من الثانية، و10 أجزاء من التريليون من الثانية، إلى جانب استخدامه في الأغراض العادية أيضًا. ومن الجدير بالذكر أن المجاهر الإلكترونية النافذة المزودة بأشعة الليزر يمكنها تسجيل الأفلام أيضًا، غير أن الفريق البحثي يأمل في أن يؤدي هذا التحديث -غير المعتمِد على الليزر- إلى السماح للمختبراتالتي تملك بالفعل مجاهر إلكترونية نافذة، بدراسة الأحداث فائقة السرعة التي تحدث في نطاق ذري.

Rev. Sci. Instrum. 91, 021301 (2020)