پژوهشگران موفق شدند منبع جدیدی از ابرهای الکترونی را ایجاد کنند که برای تصویربرداری از ساختارهای کوچک در مقیاس اتمی مناسب است. این منبع از اتم‌های بسیار سرد تشکیل شده که می‌تواند پالس‌های الکترونی همگرا با شکل ویژه ایجاد کند.
تولید منبع جدید الکترونی برای تصویربرداری
پژوهشگران موفق شدند منبع جدیدی از ابرهای
الکترونی را ایجاد کنند که برای تصویربرداری از ساختارهای کوچک در مقیاس
اتمی مناسب است. این منبع از اتم‌های بسیار سرد تشکیل شده که می‌تواند پالس‌های
الکترونی همگرا با شکل ویژه ایجاد کند.
رابرت شولتن و همکارانش از دانشگاه ملبورن استرالیا کار خود را با ابری از
یک میلیارد اتم روبیدیم آفاز کردند که با استفاده از لیزر تا چند میلیونیوم
درجه، دمایی نزدیک صفر مطلق، خنک شده بود. سپس آنها دو لیزر پالسی را روی
اتم‌ها اعمال کردند. پالس اول اتم را به حالت برانگیخته می برد و پالس دوم
انرژی لازم برای رها شدن الکترون‌ها از این حالت را فراهم می‌کند که در
نهایت منجر به پالس از ابرهای الکترونی با دمایی در حد ۱۰ کلوین می‌شود. با
عبور پالس اولیه از میان یک کنترلر فضایی نور، پیش از برخورد پالس به اتم‌ها،
می‌توان پالس‌های الکترونی با اشکال پیچیده ایجاد کرد.
در قدم بعد این پالس‌ها با استفاده از
میدان الکتریکی تا ۱ کیلوالکترون ولت شتاب پیدا می‌کنند. با این کار پالس‌ها
می‌توانند پیش از شناسایی شدن ۲۱ سانتیمتر حرکت کنند. برخلاف پالس‌های
معمولی، که در انها منبع الکترون داغ به‌دلیل حرکت تصادفی به سرعت محو می‌شود،
در این پالس‌ها، شکل پالس تا زمان شناسایی شدن حفظ می‌شود.
از آنجایی که این پالس‌ها شکل خود را حفظ می‌کنند، آنها دارای همگرایی
بالایی عمود بر جهت حرکت خود هستند. چنین ویژگی برای تصویربرداری پراشی
بسیار ایده‌آل است. محققان این پروژه درصدد هستند تا چند ماه آینده از این
سیستم برای تصویربرداری استفاده کنند. رابرت شولتن می‌گوید در حال حاضر طول
همگرایی متقاطع در منبع تقریبا ۱۰ نانومتر است که برای تصویربرداری پراش از
مولکول‌های زیستی و ویروس‌های کوچک مناسب است.
همگرایی فضایی بالا به این معناست که الکترون‌ها به‌صورت موازی حرکت می‌کنند.
در چنین حالتی اگر با جسمی برخورد کنند می‌توان فهمید که پرتوها از کجا
آمده‌اند. شولتن می‌افزاید بعد از برخورد الکترون با جسم، پراش اتفاق می‌افتد
از آنجایی که پرتوهای ورودی موازی هستند می‌توان پراش الکترون را به ساختار
جسم نسبت داد. این روش می‌تواند مکمل روش‌های میکروسکوپی نظیر AFM و
میکروسکوپ الکترونی باشد.
توانایی شکل دادن به پالس‌ها به محققان کمک می‌کند تا پدیده انفجار کلمبی
را پدید آورند که اساس ایجاد پالس‌های الکترونی روشن است.
شولتن می‌گوید ایده اصلی برای شکل دادن پالس‌های ابر الکترونی را از کار
محققان دانشگاه آیندهوون گرفتم. البته برای عملیاتی کردن این پروژه مطالعات
نظری نیز انجام دادم. اکنون این گروه هلندی کار ما را پذیرفته است و ما در
حال فرستادن چند مهندس برای پیاده سازی این سیستم برای آنها هستیم.
نتایج این تحقیق در نشریه Nature Physics به چاپ رسیده است.
