ساخت آینه اتمی پایدارشده کوانتومی به دست دانشمندان اسپانیایی

یکی از این فیزیک‌دانان به ‌نام رودولفو میراندا(که یک پروفسور فیزیکِ
ماده‌چگال در UAM و مدیر IMDEA-Nanociencia است) عنوان کرد که چنین آینه
تقریباً بی‌عیبی، با بهره‌گیری از موادی با ضخامت نانومتری قادر است تا بیشتر
اتم‌های موجود در برابر آینه را به شکل بی‌نظیری بازتابیده نماید. خصوصیات این
لایه‌های نانویی به‌وسیله اثرات کوانتومی تعیین می‌گردد.

این آینه شبیه به یک ویفر انحنادار است. این گروه، آینه خود را با استفاده از
یک بلور سیلیکونی نازک با ضخامت ۵۰ میکرون ساختند، سپس آن را با لایه بسیار
نازکی از سرب(با ضخامت یک تا دو نانومتر)، پوشش دادند. آنها برای مطالعه
بازتابش از این فلز، از اتم‌های هلیوم استفاده کردند. آینه‌هایی که تنها از
سیلیکون ساخته می‌شوند، یک درصد از اتم‌های هلیوم را بازتابش می‌کنند؛ اما با
اضافه ‌کردن یک لایه سربی به‌ آنها، میزان بازتابش به شکل چشمگیری ارتقا یافته،
به ‌۶۷ درصد نیز می‌رسد.

برای ساخت این آینه، سرب در دمایی بین۱۳۳ تا ۱۷۳ درجه سانتی‌گراد بر روی
سیلیکون رسوب‌دهی می‌شود. ضخامتِ نانومتری سرب موجب می‌شود که خصوصیات
کوانتومی‌اش «به سطح بیاید» و به شکلی «اعجاب‌انگیز و خودبه‌خود»، ضربات روی
سطح موجب می‌گردد تا سطح هموار شده، یک لایه فوق ‌هموار به وجود بیاید. میراندا
در این باره گفت:«عجیب‌ترین چیزی که در این فرایند مشاهده می‌شود این است که با
حرارت‌ دادن به این ماده و رساندن آن به دمای اتاق، پیچش یا شکستی در آن ایجاد
نمی‌شود، بالعکس هموارتر شده و خصوصیات بازتابشی آن ارتقا می‌یابد.»

این نوع آینه‌ها، برای ساخت نسل آینده میکروسکوپ‌های اتمی به‌شدت مورد نیاز
هستند. تاکنون میکروسکوپ‌های الکترونی در مشاهده اشیا، دارای بیشترین دقت
بوده‌اند؛ اما این میکروسکوپ‌ها معایبی نیز دارند: الکترون‌های شتاب‌دار که در
آنها استفاده می‌شوند به بیشتر نمونه‌های زیستی ظریف همانند غشاهای سلولی یا
ساختارهای پروتئینی خاص، آسیب می‌زنند. میراندا گفت:«ما امیدواریم تا با
استفاده از میکروسکوپ‌های اتمی، بدون آسیب‌ زدن به نمونه‌ها به همین دقت دست
پیدا کنیم.» وی با اشاره به اینکه جرم اتم‌ها بسیار بیشتر از الکترون‌هاست،
گفت:«به همین دلیل ما قادریم تا با صرف انرژی بسیار کمتری به همان طول ‌موج دست
پیدا کنیم و بدون آسیب‌ زدن به نمونه‌های تحت مشاهده، کوچک‌ترین اشیای قابل
‌مشاهده با یک میکروسکوپ الکترونی را مشاهده کنیم.»

هم‌اکنون این محققان به همراه محققانی از دانشگاه کمبریج و دانشگاه گرادز(در
اتریش) در تلاش برای عرضه نخستین نمونه‌های نمایشی میکروسکوپ‌های اتمی‌ای هستند
که از آینه‌های پایدارشده کوانتومی استفاده می‌کنند و اطمینان دارند که در سال
آینده، نخستین تصاویر گرفته‌شده به‌وسیله آنها را ارائه‌ خواهند کرد.

نتایج این تحقیق در نشریه Advanced Materials به چاپ رسیده‌است.