میکروسکوپ جدید ویدئو های تقریبا واقعی از فرآیند های مقیاس های نانو خلق می کند.

   
نام نویسنده:
|
دسته بندی:
|
میکروسکوپ جدید ساخت محققان ام آی تی می تواند تصاویری که بسیار شبیه به تصاویر ویدئویی هستند از فرآیند های نانو، مانند رشته های دی ان ای و یا پیوند های مولکولی خلق کنند.میکروسکوپ های نیروی اتمی (AFM) طراحی شده اند تا از ساختارهایی به کوچکی کسری از نانومتر- یک میلیون برابر باریک تر از تار مو عکس برداری کنند. در سال های اخیر، میکروسکوپ های نیروی اتمی از ساختارهای اندازه یک اتم عکس هایی از نمای نزدیک بگیرند، از تک رشته های DNA گرفته تا تک پیوند های هیدروژنی بین مولکول ها. اما اسکن این تصاویر فرآیندی دقیق و وقت گیر است. میکروسکوپ های نیروی اتمی برای گرفتن تصاویر استاتیک استفاده می شود چرا که برای ضبط تصاویر فعال و در محیط های در حال تغییر زیادی کند هستند.


حال مهندسان MIT یک میکروسکوپ نیروی اتمی ساخته اند که می تواند تصاویر را 2000 برابر سریع تر از مدل های تجاری موجود ضبط کند. با این دستگاه جدید و سرعت بالا این گروه تصاویری از فرآیند های شیمی صورت گرفته در مقیاس نانو ، با سرعتی که به ویدئو واقعی بسیار نزدیک است ضبط کرده اند.
در رو نمایی از قابلیت های این دستگاه، محققان یک نمونه کلسیت 70 در 70 میکرون را به این صورت که اول در آب مقطر غوطه ور بود و سپس در معرض سولفوریک اسید قرار گرفت قرار دادند. گروه مشاهده کرد که اسید کلسیت را خورد، گودال هایی در مقیاس نانومتر در ماده به وجود می آیند که به سرعت با هم ادغام می شوند و باعث حذف لایه به لایه کلسیت در طول الگوی کریستالی مواد ، در طول چند ثانیه می شود.
کمال- یوسف تومی ، یک پروفسور مهندسی مکانیک در MIT می گوید که حساسیت و سرعت به دانشمندان این امکان را می دهد که فرآیند هایی در اندازه اتمی را با رزلوشن بالا ببینند.
طراحی و تصاویر گروه، که بر اساس تز PhD ایمان سلطانی، که هم اکنون دارای مدرک پست دکترا در دپارتمان مهندسی مکانیک است در مجله Ultramicroscopy چاپ شده است می باشد.

تصویر بزرگ
میکروسکوپ های نیروی اتمی اصولا با استفاده از کاوش گرهای بسیار ریز و یا سوزن که روی سطح نمونه قرار داده می شود توپوگرافی آن را ردیابی می کنند ، درست مثل انسان نابینایی که خط بریل را می خواند. نمونه ها در یک پلت فرم متحرک یا اسکنر قرار داده می شوند که نمونه را به صورت جانبی و عمودی در زیر کاوش گر قرار داده می شوند.چرا که میکروسکوپ های نیروی اتمی ساختار های بسیار کوچک را اسکن می کنند، این دستگاه ها باید بسیار آرام حرکت کنند، خط به خط، تا از هر حرکت ناگهانی را که می تواند تصویر را تغییر دهد و یا آن را تار کند جلوگیری کند. این میکروسکوپ های معمولی معمولا بین یک تا دو خط را در ثانیه عکس برداری می کنند.
برای بالا بردن سرعت فرآیند اسکن دانشمندان سعی کرده اند که پلت فورم های کوچک تر و فرز تری بسازند که نمونه ها را سریع تر اسکن کند، ولو این که در محیطی کوچک تر. سلطانی می گوید که چنین اسکنرهایی ، وقتی که سرعتشان بالاست، به دانشمندان اجازه نمی دهند که کوچک نمایی کنند تا بتوانند نمایی وسیع تر را ببینند و ویژگی های بزرگتری را مطالعه کنند.

اسکن همگام
سلطانی این دستگاه را به صورتی طراحی کرده است که اسکن سرعت بالا را در هر دو محدوده بزرگ و کوچک امکان پذیر کند. نوآوری اصلی در یک اسکنر چند کاره و کنترل آن قرار دارد. یک پلت فرم نمونه شامل یک اسکنر کوچک تر و پر سرعت تر و همچنین اسکنر بزرگ تر و آهسته تر برای هر جهت می باشد، تا به عنوان یک سیستم برای اسکن کردن یک محیط سه بعدی با سرعت بالا استفاده شود.
دیگر تلاش ها در اسکنر های چند کاره به مانع برخورده اند، بیشتر به دلیل تعاملات در بین اسکنرها: حرکت یک اسکنر می تواند روی دقت و حرکت دیگر اسکنر ها تاثیر بگذارد. تحقیق ها همچنین نشان داده است که کار سختی است که هر اسکنر را به طور جداگانه کنترل کرد و کاری کرد که آن ها با دیگر اجزای میکروسکوپ کار کنند. برای اسکن هر نمونه جدید سلطانی می گوید که یک دانشمند نیاز دارد که کوک ها و تنظیمات مختلفی را در اجزای مختلف دستگاه انجام دهد.
برای ساده کردن استفاده از یک دستگاه چند کاره، سلطانی الگریتم کنترل را که تاثیر یک اسکنر بر روی دیگر را در بر می گیرد ارتقا داده است .
پس از بهینه سازی دیگر اجزا روی میکروسکوپ ، مانند نورشناسی، تنظیم آهنگ و سیستم اکتساب داده ها گروه دریافت که این دستگاه قادر است که بدون اسیب رساندن به کاوشگر و یا نمونه،  پشت و رو نمونه را اسکن کند. این میکروسکوپ می تواند از یک نمونه سریع تر از 2000 هرتز یا 4000 خط درثانیه – 2000 برابر سریع تر از دیگر AFM عکس برداری کند. سلطانی می گوید که این دستگاه هیچ محدودیتی در وسعت عکس برداری و حداکثر سرعت کاوشگر ندارد.

اخبار مرتبط

دیگر اخبار نویسنده

ارسال نظر


شخصی سازی Close
شما در این صفحه قادر به شخصی سازی نمیباشید