أسرع مجهر فى العالم يلتقط حركة الإلكترون بسرعة 625 أتو ثانية

نجح باحثون في تطوير مجهر رائد يلتقط حركة الإلكترونات بسرعات غير مسبوقة. ويستخدم الجهاز الجديد، الذي أطلق عليه اسم “المجهر الذري”، ليزرًا وشعاعًا إلكترونيًا لتصوير الإلكترونات بمعدل مذهل يبلغ 625 أوتوثانية – وهو جزء من مليار من مليار من الثانية. ويمثل هذا التقدم، الذي قاده الفيزيائي محمد حسن وفريقه في جامعة أريزونا، قفزة كبيرة إلى الأمام في القدرة على مراقبة وفهم السلوك الجزيئي بدقة ملحوظة.

التصوير على المستوى الذري

وفقًا لورقة البحث، فإن المجهر الذري هو تحسين للمجهر الإلكتروني النافذ التقليدي، والذي يستخدم حزم الإلكترونات لتصوير أشياء صغيرة يصل حجمها إلى بضعة نانومترات. وعلى عكس المجاهر التقليدية القائمة على الضوء، والتي تقتصر على طول موجة الضوء، توفر حزم الإلكترونات دقة أعلى بكثير. وهذا يسمح للعلماء بمراقبة هياكل دقيقة 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. وتعمل هذه النبضات مثل مصراع الكاميرا، مما يسمح للمجهر بالتقاط صور للإلكترونات داخل طبقة من الجرافين كل 625 أوتوثانية. ورغم أن التكنولوجيا الحالية لا تسمح بعد بتصوير الإلكترونات الفردية، إلا أنه يمكن تجميع الصور المجمعة معًا لإنشاء فيلم متوقف الحركة يوضح كيف تتحرك مجموعة من الإلكترونات عبر جزيء.

إحداث ثورة في دراسة الإلكترونات

توفر هذه التقنية للباحثين أداة جديدة قوية لدراسة ديناميكيات الإلكترون في مواد مختلفة، بما في ذلك تلك التي تشارك 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 يسد الفجوة بين البحث المختبري والتطبيقات في العالم الحقيقي، مما يتيح للعلماء الفرصة لمراقبة ودراسة العالم الذري بطرق كانت مستحيلة في السابق.

ومن خلال توفير رؤية أكثر تفصيلاً لحركة الإلكترون، يمكن للمجهر أن يحدث ثورة في كيفية تعامل العلماء مع المشاكل المعقدة وحلها في كل من الكيمياء والأحياء.