أسرع مجهر في العالم يلتقط حركة الإلكترون بسرعة 625 أتوثانية

طور الباحثون مجهرًا مبتكرًا يلتقط حركة الإلكترونات بسرعة لم يتم تحقيقها من قبل. يستخدم هذا الجهاز الجديد، الذي يطلق عليه اسم “المجهر الذري”، ليزرًا وشعاعًا إلكترونيًا لتصوير الإلكترونات بمعدل مذهل يبلغ 625 أتو ثانية – أي جزء من مليار من مليار من الثانية. ويمثل هذا التقدم، بقيادة الفيزيائي محمد حسن وفريقه في جامعة أريزونا، قفزة كبيرة إلى الأمام في القدرة على مراقبة وفهم السلوك الجزيئي بدقة ملحوظة.

التصوير الدقيق على المستوى الذري

المجهر الذري هو تحسين للمجهر الإلكتروني النافذ التقليدي، والذي يستخدم حزم الإلكترون لتصوير كائنات صغيرة يصل حجمها إلى بضعة نانومترات، وفقًا لـ ورقة بحثية. على عكس المجاهر الضوئية التقليدية، والتي تكون مقيدة بالطول الموجي للضوء، توفر حزم الإلكترون دقة أعلى بكثير. وهذا يسمح للعلماء بمراقبة الهياكل الدقيقة بشكل لا يصدق، مثل الذرات الفردية أو مجموعات الإلكترونات، بوضوح غير مسبوق.

ولتحقيق هذا المستوى غير المسبوق من التفاصيل، استخدم الباحثون الليزر لتقطيع شعاع الإلكترون إلى نبضات فائقة القصر. تعمل هذه النبضات مثل مصراع الكاميرا، مما يتيح للمجهر التقاط لقطات من الإلكترونات داخل شريحة من الجرافين كل 625 أتو ثانية. على الرغم من أن التكنولوجيا الحالية لا تسمح بعد بتصوير الإلكترونات الفردية، إلا أنه يمكن تجميع الصور المجمعة لإنشاء فيلم متوقف الحركة يوضح كيفية تحرك مجموعة من الإلكترونات عبر الجزيء.

ثورة في دراسة الإلكترونات

توفر هذه التقنية للباحثين أداة جديدة قوية لدراسة ديناميكيات الإلكترون في مواد مختلفة، بما في ذلك تلك المشاركة في التفاعلات الكيميائية أو حتى داخل الهياكل البيولوجية مثل الحمض النووي. إن فهم هذه العمليات على هذا النطاق الدقيق يمكن أن يؤدي إلى اختراقات في تطوير مواد جديدة وأدوية مخصصة. ويشير حسن إلى أن المجهر الذري يسد الفجوة بين الأبحاث المختبرية وتطبيقات العالم الحقيقي، مما يوفر للعلماء فرصة لمراقبة ودراسة العالم الذري بطرق كانت مستحيلة في السابق.

من خلال توفير رؤية أكثر تفصيلاً لحركة الإلكترون، يمكن للمجهر الذري أن يُحدث ثورة في كيفية تعامل العلماء مع المشكلات المعقدة وحلها في كل من الكيمياء والبيولوجيا.