در سال ۲۰۱۸ پژوهشگران دانشگاهِ کرنل یک ردیاب در محدوده‌ی انرژیِ بالا ساختند. زمانی‌که این ردیاب با یک الگوریتم به نام ptychography ترکیب شد توانست رکورد جدیدی در رزولوشن تصویر ثبت کند. رزولوشن تصویرِ این ردیاب نسبت به پیشرفته‌ترین میکروسکوپ اتمی زمان خود سه برابر بیشتر بود. مشکل آن رهیافت این بود که نمونه باید بسیار نازک می‌بود و برای نمونه‌های ضخیم‌تر قابل استفاده نبود.
شکستنِ رکورد قدرت تفکیک تصویر در عکس‌برداری از اتم‌ها
حالا یک تیم که باز هم توسط «دیوید مولر» رهبری می‌شود رکورد قبلی را با ضریب دو افزایش داده است. آن‌ها اینکار را توسط EMPAD (ردیابِ میکروسکوپ الکترونیِ رده پیکسلی) انجام داده‌اند. این تصویر به اندازه‌ای دقیق است که تار بودن جزئی آن ناشی از حرکت خود اتم‌ها در اثر دما است.
تجهیزات قبلی تنها برای تصویربرداری از نمونه‌های بسیار نازک مناسب بود، نمونه‌هایی که قطری برابر با چند اتم داشتند. با این حال ساخت ردیاب پیکسلی جدید که دارای الگوریتم‌های سه‌بعدی پیشرفته‌تری است باعث بهبود یکی از عوامل از دو عامل مشکل‌زا شد.
به گفته‌ی محققان این موضوع باعث به وجود آمدن این تصاویر با دقتی در سطح پیکومتر یا یک تریلیونوم متر شد. «دیوید مولر»، نویسندۀ این مقاله می‌گوید: این تنها یک رکورد جدید نیست بلکه به وسیله آن ما می‌توانیم محل قرارگیری اتم‌ها را با روشی بسیار آسان بیابیم. این تصاویر امکان جدیدی برای اندازه‌گیری فراهم می‌کنند. روش تصویربرداری که این گروه استفاده کردند شامل روشی به نام ptychography است که در آن یک پرتو که در این مورد الکترون‌ها هستند به طور مکرر از میان یک جسم پرتاب می‌شوند. هربار از مکانی کمی متفاوت‌تر. با مقایسه‌ی الگوهای مختلف و هم‌پوشانی ایجاد شده توسط پرتوهای پراکنده، یک الگوریتم می‌تواند تصویر شی مورد نظر را با دقت فوق‌العاده بازسازی کند.
پرفسور مولر توضیح داد: با مشاهده‌ی نحوۀ تغییر الگوها ما می‌توانیم شکل ظاهری جسم را محاسبه کنیم. با این الگوریتم‌ها ما اکنون قادریم تاری تمامی میکروسکوپ‌ها را اصلاح کنیم و تنها عامل ایجاد تاری حرکت خود اتم‌ها است. این گروه پذیرفتند که این روش تصویربرداری زمان‌بر است و نیازمند محاسبات است اما پیشرفت کامپیوترها و نرم‌افزارهای ردیاب در آینده به سرعت بخشیدن به این فرایند کمک خواهد کرد.
نتایج این پژوهش در نشریه ساینس به چاپ رسیده است. برای مشاهده جزئیات بیشتر، لینک مقاله را کلیک نمایید.
