فیزیک‌دانان موفق به ساخت گونه‌ای جدید از میکروسکوپهای الکترونی شدند. این میکروسکوپ‌ها می‌توانند از اتم‌هایی که تحت تغییرات ساختاری یا شیمیایی قرار گرفته‌اند، تصویربرداری کنند.
فیلم‌برداری توسط میکروسکوپهای الکترونی
فیزیک‌دانان موفق به ساخت نوع جدیدی از میکروسکوپهای الکترونی شدند که می‌تواند
از اتم‌هایی که تحت تغییرات ساختاری یا شیمیایی قرار گرفته‌اند، تصویربرداری کنند.
Ahmed Zewail و همکارانش در موسسه فناوری کالیفرنیای آمریکا از پالس‌های لیزری و
الکترونیِ به طور هم زمان برای ردیابی اتم‌های اکسیژن و وانادیم در حین مرتب شدن
مجدد آنها روی سطح اکسید وانادیم در مدت زمانی حدود چند پیکوثانیه استفاده کردند.
این محققان معتقدند که از این روش می‌توان در مطالعات مختلف پدید‌های بیولوژیکی و
فیزیکی فوق سریع استفاده نمود. به‌دلیل این که الکترون‌ها انرژی بالاتری نسبت به
نور دارند و طول موجشان نیز از نور کمتر است،
میکروسکوپهای الکترونی می‌توانند تصاویری با کیفیت بهتر از
میکروسکوپهای نوری ایجاد کنند. برای بهبود تصویر میکروسکوپ الکترونی از بسته‌های
موج الکترونی همدوس‌شده استفاده می‌شود (این بسته‌های موج می‌توانند حاوی حداقل یک
الکترون باشند). این کار کیفیت تصاویر را تا حد زیادی بهبود می‌بخشد. طول موج این
بسته‌ها از فواصل اتمی بسیار کوچک‌تر است، و به همین دلیل امکان ایجاد تصاویری
بسیار متمرکز در ابعاد اتمی وجود دارد یا به عبارتی می‌توان با کیفیتی در حد ابعاد
اتمی تصویربرداری نمود. دوره تناوب این بسته‌های موج فوق‌العاده کم است و می‌توان
از آنها در عکس‌برداری لحظه‌ای از اتم‌هایی که تحت تغییرات شیمیایی و ساختاری قرار
گرفته‌اند، استفاده نمود.
در سال ۲۰۰۵، Zewail و همکارانش در کار قبلی خود، موفق شدند با
استفاده از این بسته‌های الکترونی همدوس شده، از نمونه‌های مختلف موادی و بیولوژیکی
تک‌عکس‌های لحظه‌ای بگیرند. آنها هم‌اکنون با توسعه همین روش می‌توانند در یک دوره
زمانی (هر چند کوتاه) به‌صورت متوالی عکس‌برداری کنند و بدین ترتیب مرتب شدن خود به
خودی مجدد اتم‌های وانادیم و اکسیژن را در مدت زمانی کمتر از صد فمتوثانیه مشاهده
نمایند. همان طور که در شکل نشان داده شده است، در طراحی این میکروسکوپهای فوق‌سریع
که برای تصویربرداری در یک توالی زمانی انجام گرفته است، از پالس‌های لیزری با دوره
تناوب فمتوثانیه‌ای استفاده شده است. در اینجا هر پالس به دو پالس مجزا تبدیل می‌شود
که یکی از آنها در ایجاد پالس‌های الکترونی در میکروسکوپ استفاده می‌شود و دیگری
نیز برای گرم کردن نمونه به کار می‌رود. طبق گفته این محققان، سخت‌ترین و مهم‌ترین
بخش در این کار، ایجاد هماهنگی بین پالس‌های لیزری و الکترونی ورودی به نمونه است.
این قسمت از کار به دلیل اختلاف سرعت بین پالس‌های لیزری و الکترونی بسیار دشوار
است زیرا پالس‌های لیزری با سرعت نور حرکت می‌کنند در حالی که پالس‌های الکترونی با
دو‌سوم سرعت نور حرکت می‌کنند. پالس‌های لیزری همراه‌شده، برای گرم کردن نمونه و
ایجاد یک انتقال از ساختار بلوری دما پایین به ساختار دما بالا، مورد استفاده قرار
می‌گیرند. با تغییر اختلاف زمانی بین پالس‌های لیزری و الکترونی در مراحل زمانی
منظم، می‌توان از اتم‌ها در دماهای مختلف نمونه، تصویربرداری لحظه‌ای نمود. این
محققان با همین روش پی بردند که اکسید وانادیم طی یک تغییر فاز مرتبه اول، از فاز
مونوکلینیک در دمای پایین به فاز روتایل (چهار گوشی) در دمای بالا (حدود ۶۷ درجه
سانتیگراد) تغییر فاز می‌دهد. این مسئله می‌تواند تحولی نوین محسوب گردد زیرا طبیعت
چنین تغییراتی از زمانی که مواد کشف شده‌اند تاکنون به صورت رازی مخفی مانده بود.
این گروه در حال بسط این روش برای بررسی مواد دیگری هستند
