Сегодня 26 декабря 2024
18+
MWC 2018 2018 Computex IFA 2018
реклама
Теги → микроскоп

Учёные создали микроскоп для изучения электронов в естественной среде обитания

Исследования, за которые была присуждена Нобелевская премия по физике в 2023 году, легли в основу для разработки «аттомикроскопа», способного «задержать» течение времени до шага в одну аттосекунду. Это переводит учёных во временные масштабы жизни электронов — позволяет буквально увидеть их движение, о чём раньше можно было только мечтать. Созданное в Университете Аризоны устройство стало первым, которое обеспечило подобную детализацию субатомного мира.

 Представление одного элек трона в движении. Источник изображений: Science Advances

Представление одного электрона в движении. Источник изображений: Science Advances

В каждой секунде 1018 аттосекунд. Это намного больше, чем прошло секунд с момента Большого взрыва. Проникнуть в такой масштаб времени означает приблизиться к точным измерениям для нужд квантовых наук и фундаментальных исследований. Ранее рекордом «заморозки» времени был масштаб 43 аттосекунды. Учёные из США создали микроскоп, который сократил его до 1 аттосекунды.

Работа учёных опиралась на достижения нобелевских лауреатов физиков Анн Л'Юилье (Anne L’Huillier), Ференца Крауса (Ferenc Krausz) и Пьера Агостини (Pierre Agostini) «за экспериментальные методы генерации аттосекундных импульсов света для изучения динамики электрона в материи». Это была мечта множества научных коллективов и, фактически, лишь вопрос времени. Похоже, американцы успели первыми создать «аттосекундный» микроскоп, что не исключает появление подобных приборов в остальных странах.

 Блок схема «аттомикроскопа»

Блок схема «аттомикроскопа»

Принцип работы устройства учёные описали в статье в журнале Science Advances. В установку подаётся импульс ультрафиолетового лазера. Лазер выбивает из фотокатода сверхбыстрый электронный импульс. По второму каналу подаётся два других лазерных импульса, один из которых поляризуется, а второй служит накачкой для «оживления» электронов в образце. Поляризованный импульс стробирует быстрый электронный импульс и это даёт точку отсчёта для измерений, которые записываются на выходе микроскопа в виде дифракционной картины электронной динамики вещества.

Используя эту технику, команда смогла генерировать электронные импульсы продолжительностью всего в одну аттосекунду, что позволило им наблюдать сверхбыстрое движение электронов, которое обычно невозможно увидеть. Исследователи говорят, что этот прорыв может найти применение в квантовой физике, химии и биологии.

Создан светодиод диаметром 400 нм — это открыло путь к появлению смартфонов с голографическим микроскопом

Учёные проекта SMART (Singapore-MIT Alliance for Research and Technology) разработали самый маленький в мире кремниевый светодиод и смогли построить на его основе самый маленький голографический микроскоп, который можно будет установить, например, на смартфон.

 Источник изображения: Konstantin Kolosov / pixabay.com

Источник изображения: Konstantin Kolosov / pixabay.com

Светодиод производит излучение в ближнем инфракрасном диапазоне (длина волны 1100 нм), а его излучающая площадь составляет 0,14 мкм² при диаметре 400 нм, то есть меньше длины волны. Появление такого компонента может означать прорыв в фотонике — технологической области, связанной с передачей и свойствами фотонов. Эта сфера, в частности, охватывает оптическую передачу данных, технологии визуализации, освещения и дисплеев. Важнейшей проблемой в этой области долгое время было отсутствие достаточно компактных излучателей, из-за чего приходилось использовать внешние источники света с низкой энергоэффективностью, а фотонные чипы было сложно масштабировать.

Авторы изобретения решили испытать рекордно маленький светодиод, изготовив на его основе безлинзовый голографический микроскоп. Такие микроскопы меньше и дешевле обычных, поскольку они не требуют сложной и точной системы линз — её заменяет источник света, освещающий исследуемый образец, а свет попадает на КМОП-матрицу. В результате создаётся цифровая голограмма, которая после компьютерной обработки преобразуется в читаемое изображение. Последнему этапу обычно сопутствуют определённые сложности: необходимо точно знать значение апертуры, длину волны на источнике света и расстояние от образца до сенсора. Преодолеть эту трудность помог алгоритм искусственного интеллекта.

Как оказалось, построенный на этих компонентах микроскоп обеспечивает достаточно высокое разрешение — примерно 20 мкм. Для сравнения, клетка человеческой кожи имеет размер от 20 до 40 мкм, а лейкоцит — 30 мкм. Учёные утверждают, что такой микроскоп можно встроить в смартфон, чтобы изучать при помощи гаджетов, например, человеческие ткани или семена растений. Голографический микроскоп сможет служить для биологической визуализации, создания различных биосенсоров и имплантируемых компонентов.


window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥
Apple объяснила, почему не хочет создавать собственный поисковик на замену Google 11 мин.
«Не думаю, что Nintendo это стерпит, но я очень рад»: разработчик Star Fox 64 одобрил фанатский порт культовой игры на ПК 11 ч.
Корейцы натравят ИИ на пиратские кинотеатры по всему миру 12 ч.
В Epic Games Store стартовала новая раздача Control — для тех, кто дважды не успел забрать в 2021 году 15 ч.
За 2024 год в Steam вышло на 30 % больше игр, чем за прошлый — это новый рекорд 16 ч.
«Яндекс» закрыл почти все международные стартапы в сфере ИИ 16 ч.
Создатели Escape from Tarkov приступили к тестированию временного решения проблем с подключением у игроков из России — некоторым уже помогло 17 ч.
Веб-поиск ChatGPT оказался беззащитен перед манипуляциями и обманом 18 ч.
Инвесторы готовы потратить $60 млрд на развитие ИИ в Юго-Восточной Азии, но местным стартапам достанутся крохи от общего пирога 18 ч.
Selectel объявил о спецпредложении на бесплатный перенос IT-инфраструктуры в облачные сервисы 19 ч.
Во флагманских смартфонах Huawei Mate 70 нашли память SK hynix, которой там быть не должно 25 мин.
Чтобы решить проблемы с выпуском HBM, компания Samsung занялась перестройкой цепочек поставок материалов и оборудования 3 ч.
Новая статья: Обзор и тест материнской платы Colorful iGame Z790D5 Ultra V20 9 ч.
Новая статья: NGFW по-русски: знакомство с межсетевым экраном UserGate C150 11 ч.
Криптоиндустрия замерла в ожидании от Трампа выполнения предвыборных обещаний 11 ч.
Открыт метастабильный материал для будущих систем хранения данных — он меняет магнитные свойства под действием света 12 ч.
Новый год россияне встретят под «чёрной» Луной — эзотерика ни при чём 16 ч.
ASRock выпустит 14 моделей Socket AM5-материнских плат на чипсете AMD B850 16 ч.
Опубликованы снимки печатной платы Nvidia GeForce RTX 5090 с большим чипом GB202 18 ч.
От дна океана до космоса: проект НАТО HEIST занялся созданием резервного космического интернета 18 ч.