تصویربرداری از الکترون‌ها

یک تیم تحقیقاتی متشکل از محققان دانشگاه لودویگ ماکسی‌میلیانس مونیخ و بخش اپتیک کوانتومی موسسه ماکس پلانک به رهبری پروفسور فرن کراز فلش‌های قوی از نور لیزر مرئی تولید کرده‌اند که درون یک چرخه نوسانس کامل حاوی بیش از ۵۰ درصد انرژی آنها می‌باشد.

نور موجی است که در آن میدان مغناطیسی نوسان‌کننده با سرعت بسیار بالایی
جهت و شدت خود را تغییر می‌دهد. در مورد نور مرئی این اتفاق چند صد تریلیون
بار در ثانیه می‌افتد. در نتیجه برای اینکه یک نوسان کامل صورت پذیرد،
چندین هزار آتوثانیه (یک میلیاردیم یک میلیاردیم یک ثانیه) زمان نیاز می‌باشد.

یک تیم تحقیقاتی متشکل از محققان دانشگاه لودویگ ماکسی‌میلیانس مونیخ و بخش
اپتیک کوانتومی موسسه ماکس پلانک به رهبری پروفسور فرن کراز فلش‌های قوی از
نور لیزر مرئی تولید کرده‌اند که درون یک چرخه نوسانس کامل حاوی بیش از ۵۰
درصد انرژی آنها می‌باشد. این تک‌نوسان دارای دامنه بالا برای اعمال یک
نیروی کاملاً کنترل شده ابرقوی روی ذرات بارداری همچون الکترون‌ها مورد
استفاده قرار گرفته و امکان کنترل دقیق و بی‌سابقه حرکت آنها را در اطراف
اتم‌ها فراهم می‌آورد.

در قله این سیکل موجی بسیار قوی نیرو آنقدر قوی است که می‌تواند با احتمال
تقریبی صد در صد الکترون را از اتم دور کند.

الکترون ابتدا با سرعت چندین هزار کیلومتربر ثانیه از اتم به سمت بیرون
کشیده می‌شود. حتی در این سرعت بسیار بالا نیز الکترون قبل از اینکه توسط
نصف دوم سیکل موج (که نیرویی مخالف نیروی نصف اول سیکل به الکترون اعمال می‌کند)،
به سر جای اول خود در اتم برگردد، تنها می‌تواند چند نانومتر از اتم دور
شود.

در نتیجه تنها حدود دوهزار آتوثانیه پس از آزاد شدن، الکترون دوباره به سوی
اتم اولیه بازگشته و با آن ترکیب می‌شود. این ترکیب شدن مجدد باعث آزاد شدن
یک پالس اشعه ایکس می‌گردد.

این فناوری می‌تواند اولین منبع نوری دنیا باشد که تابش‌های اشعه ایکس لیزر
مانند قدرتمندی با طول کمتر از ۱۰۰ آتوثانیه تولید می‌کند. در آینده نزدیک
این پالس‌های اشعه ایکس محققان را قادر خواهد ساخت تا تصاویر لحظه‌ای از
الکترون‌هایی که در اطراف مولکول‌ها حرکت می‌کنند بگیرند.

این تصاویر می‌توانند سرعت و محدودیت نهایی اندازه در الکترونیک، مکانیسم‌های
انتقال اطلاعات زیستی، و منشأ میکروسکوپی عملکردهای درست و نادرست
ماکومولکول‌های زیستی را آشکار نمایند.