علوم القطيف مقالات علمية في شتى المجالات العلمية
لقطة داخل إحدى الذرات مكبرة 100 مليون مرة – والذرة هي أصغر مكون للمادة تمكن الإنسان من معرفته حتى الآن…
حصل العلماء من جامعة كورنيل في مدينة نيويورك بأمريكا على هذه الصورة باستخدام تقنية تسمى الطباعة الإلكترونية. وهي عبارة عن إطلاق شعاع من الإلكترونات ، بسرعة تصل الى حوالي مليار في الثانية ، على الذرة المستهدف تصويرها ، فعندما تتحرك هذه الحزمة من الإلكترونات وتضرب العينة (الذرة المستهدفة) – أحيانًا يمر هذا الشعاع بشكل نظيف ولا يرتطم بشيء خلال عبوره الذرة المستهدفة ؛ وفي أحيان أخرى يصطدم الشعاع بمكونات الذرة المستهدفة ويرتد داخل فضاء الذرة قبل الخروج منها.
ولأن الإنسان لا يستطيع رؤية الأهداف التي تم الإصطدام بها بالتقنيات المتوفرة ، تم استخدام خوارزميات التعلم الآلي وتمكن العلماء بواسطتها تحديد أشكال وأماكن وجود الذرات في العينة المستهدفة ، وتم إنشاء الصورة.
المجاهر الإلكترونية والطباعة الإلكترونية
تم اختراع المجاهر الإلكترونية القياسية في أوائل الثلاثينيات من القرن الماضي ، حيث أتاحت رؤية أشياء مثل فيروسات شلل الأطفال ، والتي هي أصغر من الأطوال الموجية للضوء المرئي. لكن المجاهر الإلكترونية لها قدرات محددة لا تحيد عنها، فزيادة الدقة تتطلب رفع طاقة حزمة الإلكترون ، وفي النهاية ستصبح الطاقة اللازمة كبيرة لدرجة أنها ستؤدي إلى إتلاف العينة.
في السنوات العديدة الماضية تم تطوير مولرا كاشفًا جيدًا بما يكفي لعمل تخطيط ما يسمى بالتباين الإلكتروني للإلكترون. وبحلول عام 2018 ، توصل العلماء إلى كيفية إعادة بناء عينات ثنائية الأبعاد باستخدام هذه التقنية ، مما أدى وساعد على إنتاج “الصورة الأعلى دقة في العالم”.
وباستخدام تقنيات الطباعة الإلكترونية وتطوير موصلات أكثر كقاءة غير تلك القائمة على السيليكون للتمكن من إعادة بناء الصورة والدخول في عالم من الدقة جديد أقرب الى الخيال ، من ضمنها تحديد موقع ذرة مفردة في “مادة ما” قبل استهدافها. وهذا ما حدث بالفعل وجاءت هذه الصور الأغرب من نوعها كإختراق علمي تاريخي بمساعدة الذكاء الصناعي.
المصادر:
- https://www.scientificamerican.com/article/see-the-highest-resolution-atomic-image-ever-captured/
- https://www.dailymail.co.uk/sciencetech/article-9625703/Physics-Scientists-capture-highest-resolution-images-atoms.html