|
محققان دانشگاه Caltech در آمریکا روش جدیدی برای تصویربرداری ابداع کرده‌اند که
مزایای میکروسکوپی نوری و الکترونی را با یکدیگر ادغام می‌کند. این روش ترکیبی که «میکروسکوپی
الکترونی میدان نزدیک تهییج شده با فوتون»(photon-induced near-field electron
microscopy)نامیده می‌شود، می‌تواند با تفکیک‌پذیری زمانی در حد فمتوثانیه از
اشیای نانومقیاس تصویربرداری کند. می‌توان از این روش برای تصویربرداری مستقیم از
حوادث بسیار سریع در مقیاس بسیار کوچک بهره برد.
در این روش تصویربرداری که توسط گروه پژوهشی احمد زوایل توسعه یافته است، تفکیک‌پذیری
فضایی میکروسکوپی الکترونی با تفکیک‌پذیری زمانی فمتوثانیه‌ای پالس‌های نوری بسیار
سریع ترکیب می‌شود.
برهمکنش موثر
این پژوهشگران نانوساختار مورد نظر را با یک پالس لیزری فمتوثانیه‌ای روشن کرده و
یک «موج ناپایدار» (Evanescent Wave) ایجاد نمودند. بر خلاف نور آزاد معمولی، امواج
ناپایدار فقط در سطح وجود داشته و به همین دلیل با الکترون‌های سطحی به خوبی
برهمکنش می‌کنند.
زوایل و همکارانش از این واقعیت بهره برده و همزمان با تاباندن پالس‌های لیزری به
روی نانوساختار مورد نظر، پالسی از الکترون‌ها را روی سطح متمرکز نمودند. در این
حالت الکترون‌ها از میدان نوری انرژی کسب نموده و قابل تشخیص می‌شوند. این محققان
تنها با انتخاب الکترون‌های شتاب‌گرفته تصویری از نانوساختار مورد نظر ایجاد نمودند؛
تعداد الکترون های جمع‌شده متناسب با قدرت میدان ناپایدار است.
الکترون‌هایی که در این روش مورد استفاده قرار می گیرند، ۷۰ درصد سرعت نور را دارا
هستند. به همین دلیل تنها چند فمتوثانیه را در نزدیکی نمونه نانویی می گذرانند.
برای تقویت برهمکنش نور-الکترون در این زمان بسیار کوتاه، پژوهشگران نیاز به تقویت
میدان نور دارند. آنها این کار را با استفاده از دو پالس نوری فمتوثانیه‌ای هماهنگ
و همزمان انجام می‌دهند.
با تغییر تأخیر زمانی میان پالس‌های نوری تحریک‌کننده و پالس‌های الکترونی
تصویربردار، امکان به دست آوردن «تصاویر لحظه‌ای» از میدان ناپایدار، همزمان با
تغییر آن در مدت زمان فمتوثانیه‌ای به وجود می‌آید. بنابر گفته دانشمندان، استفاده
از پالس‌های کوتاه‌تر می‌تواند امکان ردگیری فرایندهای بسیار سریع را که مثلاً در
ابزارهای فتونیکی یا پلاسمونیکی اتفاق می‌افتند، ایجاد کند.
خاویر گارسیا از موسسه اُپتیک در مادرید اسپانیا می‌گوید روبش‌های الکترونی نسبتاً
تمیز هستند. او می‌افزاید: « تابش‌های الکترونی با شدت متوسط باعث ایجاد آشفتگی‌های
بسیار کمی در نمونه شده و در نتیجه امکان تصویربرداری مطمئن را فراهم می‌کنند».
او می‌افزاید میدان‌های نوری منتشر شونده در طول سطح نانوساختار، در ابزارهای
فتونیکی که سیگنال‌های اُپتیکی را حمل و پردازش می‌کنند، بسیار مهم هستند. می‌توان
این روش جدید را به نحوی توسعه داد که چنین انتشارهایی با آن قابل مطالعه باشند؛
بدین ترتیب راه جدیدی برای مطالعه دنیای نانو باز می‌شود.
نتایج این تحقیق در مجله Nature منتشر شده است.
|
