تصاویر سه‌بعدی با روش جدید توموگرافی

توموگرافی الکترونی یک روش قدرتمند برای تصویربرداری از مواد با وضوح بسیار بالا است، ولی این روش به چند دلیل نمی‌تواند تصاویر سه بعدی در مقیاس اتمی ایجاد کند. اکنون، پژوهشگرانی از دانشگاه کالیفرنیا می‌گویند که آنها در یک رهیافت جدید بنام – توموگرافی شیبدار یکسان – به بعضی از محدودیت‌های این روش فائق آمده‌اند. این پیشرفت کمک بزرگی به تصویربرداری از نانومواد مانند نمونه‌های زیست‌شناختی می‌کند.

توموگرافی الکترونی یک روش قدرتمند برای تصویربرداری از مواد با وضوح بسیار
بالا است، ولی این روش به چند دلیل نمی‌تواند تصاویر سه بعدی در مقیاس اتمی
ایجاد کند. اکنون، پژوهشگرانی از دانشگاه کالیفرنیا می‌گویند که آنها در یک
رهیافت جدید بنام “توموگرافی شیبدار یکسان” به بعضی از محدودیت‌های این روش
فائق آمده‌اند. این پیشرفت کمک بزرگی به تصویربرداری از نانومواد مانند
نمونه‌های زیست‌شناختی می‌کند.

یکی از معایب اصلی توموگرافی متداول این است که نمونه‌ها چندین بار باید
بچرخند و تصاویر گرفته شده در هر چرخش ساختار کلی را ایجاد می‌کنند. ولی
مشکل اینجاست که بخاطر اینکه تابش ناشی از باریکه‌های الکترونی استفاده شده
در میکروسکوپ با تغییر شکل و ساختار درونی اشیاء، باعث آسیب به آنها می‌شوند؛
تعداد تصاویر ممکن از یک شی واحد محدود می‌شود. یکی دیگر از معایب این روش
آن است که از لحاظ تکنیکی همخط‌سازی واقعی نمونه‌ها در طول یک محور مشترک و
سپس چرخش آنها با دقت اتمی چالش‌انگیز می‌‌باشد.

 
در این شکل، چهار دانه سه‌بعدی (سبز و طلایی؛ قرمز و آبی) دو جفت مرز دوقلویی در
داخل نانوذره تشکیل می‌دهند.
جانوی میاو و همکارانش از دانشگاه کالیفرنیا و آزمایشگاه ملی لاورنس برکلی اکنون با
بکارگیری یک روش همخط‌سازی بدیع که با یک تکنیک بازسازی توموگرافی تکراری بوسیله‌ی
یک میکروسکوپ الکترونی عبوری پیمایشگر میدان تاریک حلقوی (ADF-STEM) ادغام شده است،
بر تمام این مشکلات غلبه کرده‌اند.

این گروه با توسعه تکنیک “توموگرافی شیبدار یکسان” (EST) بهبودی در توموگرافی
متداول ایجاد کرد. این تکنیک به پژوهشگران مذکور اجازه چرخش نمونه‌ها به مقادر کم و
همانطور که از اسم تکنیک هم پیداست، با شیب یکسان می‌دهد و روی آنها با استفاده از
الگوریتم تکراری فوریه بازسازی‌های سه‌بعدی انجام می‌دهد.

میاو توضیح داد: “در این کار جدید، ما روش EST را با یک رهیافت همخط‌سازی تصویری
جدید دیگر، که تکیه بر مرکز جرم یک ذره دارد، ادغام کرده تا تصویر یک نانوذره طلای
۱۰ نانومتری را به‌صورت سه بعدی و در مقیاس اتمی با استفاده از فقط ۶۹ تصویر بدست
آوریم. “

با توجه به اظهارات این پژوهشگران، روش انتگرالی آنها از لحاظ اصولی، می‌تواند در
تعیین ساختار موضعی سه‌بعدی نانومواد بلوری، چندبلوری، و حتی نامنظم در مقیاس اتمی
استفاده شود.

این پژوهشگران جزئیات نتایج کار تحقیقاتی خود را در مجله‌ی Nature منتشر کرده‌اند.