فیزیك‌دانان گونه‌ای جدید از میكروسكوپ‌‌های الكترونی ساختند كه می‌تواند از اتم‌هایی كه تحت تغییرات ساختاری یا شیمیایی قرار گرفته‌اند، تصویربرداری كند.
احمد زیویل و همكارانش در مؤسسه فناوری كالیفرنیا در آمریكا از پالس‌های لیزری و الكترونیِ همراه شده، برای ردیابی اتم‌های اكسیژن و وانادیم در حین مرتب شدن مجدد آنها روی سطح اكسید وانادیم در مدت زمانی حدود چند پیکوثانیه استفاده كردند. این محققان می‌گویند كه از این روش می‌توان در مطالعات مختلف پدیده‌های بیولوژیكی و فیزیكی فوق سریع استفاده كرد.

به گزارش ستاد ویژه توسعه فناوری نانو، چون الكترون‌ها انرژی بالاتری نسبت به نور دارند و طول موجشان نیز از نور كمتر است، میكروسكو‌پ‌های الكترونی می‌توانند تصاویری با كیفیت بهتر از میكروسكوپ‌های نوری ایجاد كنند. برای بهبود تصویر میكروسكوپ الكترونی از بسته‌های موج الكترونی همدوس شده استفاده می‌شود(این بسته‌های موج می‌توانند حاوی حداقل یك الكترون باشند). این كار كیفیت تصاویر را تا حد زیادی بهبود می‌بخشد.

طول موج این بسته‌ها از فواصل اتمی بسیار كوچك‌تر است. برای همین می‌توان تصاویری بسیار متمركز در ابعاد اتمی ایجاد كرد یا به عبارتی می‌توان با كیفیتی در حد ابعاد اتمی تصویربرداری نمود. دوره تناوب این بسته‌های موج، فوق‌العاده كم است و می‌توان از آنها در عكسبرداری لحظه‌ای از اتم‌هایی كه تحت تغییرات شیمیایی و ساختاری قرار گرفته‌اند، استفاده كرد.


در سال 2005، زیویل و همكارانش در كار قبلی‌شان با استفاده از این بسته‌های الكترونی همراه شده، از نمونه‌های مختلف موادی و بیولوژیكی تك عكس‌های لحظه‌ای گرفته‌ بودند. اما آنها هم‌اكنون با توسعه همین روش می‌توانند در یك دوره زمانی (هر چند كوتاه) به صورت متوالی عكسبرداری كنند و به‌این ترتیب می‌توانند مرتب شدن خود به خودی مجدد اتم‌های وانادیم و اكسیژن را در مدت زمانی كمتر از 100 فمتوثانیه (پیشوند فمتو یعنی یك هزارمیلیاردیم) مشاهده كنند.

همان طور كه در شكل نشان داده شده است، در طراحی این «میكروسكوپ‌های فوق‌سریع» كه برای تصویربرداری در یك توالی زمانی انجام گرفته است، از پالس‌های لیزری با دوره تناوب فمتوثانیه‌ای استفاده شده است. در اینجا هر پالس به دو پالس مجزا تبدیل می‌شود كه یكی از آنها در ایجاد پالس‌های الكترونی در میكروسكوپ استفاده می‌شوند و دیگری نیز برای گرم كردن نمونه به كار می‌رود.


طبق گفته این محققان، سخت‌ترین و مهمترین بخش در این كار، ایجاد هماهنگی بین پالس‌های لیزری و الكترونی ورودی به نمونه است. این قسمت از كار به دلیل اختلاف سرعت بین پالس‌های لیزری و الكترونی بسیار دشوار است زیرا پالس‌های لیزری با سرعت نور حركت می‌كنند در حالی كه پالس‌های الكترونی با دو سوم سرعت نور حركت می‌كنند.

پالس‌های لیزری همراه‌ شده، برای گرم كردن نمونه و ایجاد یک انتقال از ساختار بلوری دما پایین به ساختار دما بالا، مورد استفاده قرار می‌گیرند. با تغییر اختلاف زمانی بین پالس‌های لیزری و الكترونی در مراحل زمانی منظم، می‌توان از اتم‌ها در دماهای مختلف نمونه، تصویربرداری لحظه‌ای نمود.


مرگ جیمز هیلیر
اما هم‌زمان با اعلام خبر نخستین فیلمبرداری با میكروسكوپ الكترونیكی، اعلام ‌شد كه جیمز هیلیر، طراح اولین میكروسكوپ الكترونیكی كاربردی در سن 91 سالگی درگذشت. این فیزیكدان كانادایی الاصل در اثر سكته مغزی در پرینستون درگذشت.


اولین بار میكروسكوپ الكترونی توسط دو مهندس آلمانی به نام‌های ارسنت روسكا و رین‌هولد رودنبرگ در سال 1931 اختراع شد اما این دستگاه مشكلات بسیاری داشت و عملاً قابل‌استفاده نبود. هیلیر و همكار دانشگاهی وی در دانشگاه تورنتو در سال 1937 بر روی این پروژه با یكدیگر كار كردند و اختراع دانشمندان آلمانی را به عنوان نمونه اولیه كار خود برای ساخت یك میكروسكوپ الكترونی قابل استفاده به كار بردند.

منبع: http://www.ayandehnegar.org/s_1.php?news_id=2992