پیچش پرتوی الکترونی در میکروسکوپ الکترونی عبوری

پیچش پرتوهای الکترونی در میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) می‌تواند این تکنیک را قادرکند که بسیاری از رازهای موجود در مقیاس نانو را کشف کند. محققان در آمریکا یک پرتوی الکترونی مارپیچی شکل تولید کرده‌اند که می‌تواند تصاویری با دقت بسیار بالاتر از آنچه با میکروسکوپ الکترونی عبوری مرسوم ممکن است، تولید کند.

پیچش پرتوهای الکترونی در میکروسکوپ
الکترونی عبوری (TEM) می‌تواند این تکنیک را قادرکند که بسیاری از رازهای
موجود در مقیاس نانو را کشف کند. محققان در آمریکا یک پرتوی الکترونی
مارپیچی شکل تولید کرده‌اند که می‌تواند تصاویری با دقت بسیار بالاتر از
آنچه با میکروسکوپ الکترونی عبوری مرسوم ممکن است، تولید کند.

میکروسکوپ الکترونی عبوری با تاباندن یک پرتوی الکترونی به یک ماده و
اندازه‌گیری مقادیری از این پرتو که بوسیله این ماده جذب یا منعکس می‌شود،
کار می‌کند و تصویری از نمونه می‌سازد. یک میکروسکوپ مجهز به پرتوهای
الکترونی پیچ‌خورده بواسطه این حقیقت که این پرتوها مقادیر بزرگی از
مومنتوم زاویه‌ای اربیتالی را با ماده‌ای که با آن برهم‌کنش دارند، مبادله
می‌کنند؛ تصاویری با دقت بسیار بالاتر تولید خواهد کرد.
 

پروفایل‌های پرتویی از پیچ‌های الکترون – آزاد. این پرتوها بوسیله تفرق از یک
هولوگرام نانوساخت در یک میکروسکوپ الکترونی عبوری ایجاد شده‌اند.
پرتوهای پیچ‌خورده اخیراً در میکروسکوپ
نوری استفاده شده‌اند، اما پیچ دادن پرتوهای الکترونی بسیار مشکل است؛ زیرا
الکترون‌ها همانند همه دیگر ذرات، یک موج مرتبط با طول‌موج‌شان که بسیار
کوتاه‌تر از طول‌موج نور است، دارند. بنابراین موج‌های الکترونی برای پیچ
خوردن نیاز است از سرتاسر ساختارهای بسیار ریزتر عبور کنند.

اکنون گروهی از محققان به رهبری بن مک‌موران از موسسه ملی استانداردها و
فناوری (NIST) توانسته‌ است که این کار را انجام دهد. این محققان پرتوهای
الکترونی را از سرتاسر یک هولوگرام که بصورت ویژه طراحی شده بود، عبور
دادند. این کار سبب تفرق این پرتوها شد. این تفرق یک پرتوی موجی مسطح
معمولی و چندین پرتوی مارپیچی شکل ایجاد کرد. این محققان توانستند این شکل
پرتوها را تأیید کنند و چگونگی منتشر شدن آنها را تحلیل کنند.

اگرچه راه‌های دیگری برای تولید پرتوهای الکترونی مارپیچی شکل وجود دارد،
اما این محققان می‌گویند که به این دلیل از هولوگرام‌های تفرق استفاده
کردند که آنها بسیار آسان‌تر پرتوهای قابل کنترلی با مومنتوم اربیتالی بزرگ
کوانتیزه شده‌ی دقیقی، تولید می‌کنند. این هولوگرام‌ها با استفاده از یک
پرتوی یونی ساخته شدند که بطور بسیار عالی برای بریدن الگویی از شکاف‌های
بی‌نهایت ریزی با پهنایی در حد فقط ۲۰ نانومتر درسرتاسر یک غشاء سیلیکونی
نازک با ضخامت ۳۰ نانومتر، متمرکز شده بود.

این محققان جزئیات نتایج تحقیق خود را در مجله‌های Nature و Science منتشر
کرده‌اند.