Cel mai rapid microscop din lume poate vedea electronii în mișcare VIDEO

Cercetătorii de la Universitatea din Arizona au realizat o descoperire revoluționară în domeniul fizicii și al tehnologiei: dezvoltarea celui mai rapid microscop cu electroni din lume, capabil să capteze mișcarea electronilor la intervale de o atosecundă. Acest dispozitiv inovator deschide o fereastră asupra fenomenelor fizice pe care nu le-am putut studia până acum.

Ce înseamnă o atosecundă și de ce este importantă?

O atosecundă este o unitate de timp incredibil de mică, echivalentă cu o miliardime de miliardime de secundă. Pentru a înțelege mai bine, numărul de atosecunde dintr-o singură secundă este aproximativ egal cu numărul de secunde de la începutul Universului, adică în jur de 13,7 miliarde de ani. Această scară temporală extrem de fină permite oamenilor de știință să studieze mișcarea electronilor cu o precizie fără precedent.

Microscoapele electronice utilizează lasere pentru a genera un fascicul pulsatoriu de electroni. Cu cât aceste fascicule sunt mai scurte, cu atât imaginea obținută este mai rapidă și mai clară. Până la dezvoltarea acestui nou dispozitiv, fasciculele aveau o durată de câteva atosecunde, ceea ce însemna că nu puteau surprinde în întregime mișcarea unui electron separat. Cu fasciculul redus la o atosecundă, mișcarea electronilor poate fi captată ca într-un film cu încetinitorul, unde viteza fasciculului se potrivește cu cea a electronilor țintă.

Profesorul asociat de fizică și științe optice, Mohammed Hassan, a explicat importanța acestei descoperiri: „Acest microscop cu electroni este ca o cameră foto foarte puternică din cea mai recentă versiune de smartphone; ne permite să vedem lucruri pe care nu le puteam vedea înainte – cum ar fi electronii. Cu acest microscop, sperăm ca comunitatea științifică să înțeleagă fizica cuantică din spatele comportamentului și mișcării electronilor”.

Perspectivele viitoare ale „attomicroscopiei”

Acest avans remarcabil în tehnologia microscoapelor electronice se bazează pe decenii de cercetări în domeniul fizicii atosecundelor, un domeniu onorat anul trecut prin acordarea Premiului Nobel pentru Fizică lui Pierre Agostini, Ferenc Krausz și Anne L’Huillier, pionieri în acest domeniu. Deși câmpul de cercetare al fizicii atosecundelor este relativ tânăr, potențialul său rămâne imens, oferind oportunități pentru noi descoperiri în domenii variate, de la procese chimice la biologie.

„Suntem încă la început și este în mare măsură o cercetare fundamentală” a declarat Anne L’Huillier, laureată Nobel, într-un interviu exclusiv pentru IFLScience.,

„Ideea este să începem să controlăm electronii. Suntem capabili să măsurăm mișcarea electronilor în materie și, poate, vom putea controla într-o oarecare măsură această mișcare. Acest lucru ar putea fi important pentru a controla procesele chimice sau biologice”.

Noua abordare în microscopie electronică utilizează pulsuri de lumină ultrascurte, baza fizicii atosecundelor, împreună cu un fascicul de electroni pulsatoriu. Sincronizarea atentă a acestor pulsuri permite observarea proceselor ultrarapide la nivel atomic.

„Îmbunătățirea rezoluției temporale în interiorul microscoapelor electronice a fost de mult timp anticipată și a fost obiectivul multor grupuri de cercetare, pentru că toți dorim să vedem mișcarea electronilor”, a adăugat Hassan.

Cu noua tehnologie de „attomicroscopie”, cercetătorii pot vedea pentru prima dată părți din electroni în mișcare, deschizând drumul pentru înțelegerea aprofundată a fenomenelor cuantice și a modului în care electronii influențează lumea din jurul nostru. Această inovație promite să revoluționeze nu doar fizica, ci și alte domenii științifice și tehnologice, oferind un instrument crucial pentru explorarea și manipularea materiei la nivel atomic.