الثبات ـ منوعات

حطم الباحثون الرقم القياسي لأعلى دقة صورة تم التقاطها على الإطلاق للذرات الفردية، ما أدى إلى إنشاء لقطة يمكن "تكبيرها" نحو 100 مليون مرة.

ووقع ضبط هذه الصور بدقة، في الواقع، حيث أن التشويش المتبقي في اللقطة هو فقط نتاج الاهتزاز الحراري للذرات نفسها.

وهذا الإنجاز الذي حققه فريق جامعة كورنيل مبني على سجلهم السابق، الذي تم تسجيله عام 2018، والذي استخدم كاشفا جديدا لمضاعفة دقة المجهر الإلكتروني ثلاث مرات.

ومع ذلك، كان هذا الإعداد السابق محدودا لأنه كان بإمكانه فقط تصوير عينات بالغة الرقة، عينات قليلة السُمك فقط من الذرات. لكن إدخال كاشف مصفوفة بكسل بالمجهر الإلكتروني (EMPAD) جديد، والذي يتضمن خوارزميات إعادة بناء ثلاثية الأبعاد أكثر تقدما، مكّن من تحسين العملية.

ويوضح الفريق أن هذا يؤدي إلى صورة ذات دقة على مستوى البيكومتر، أو واحد على تريليون من المتر.

وقال مؤلف الورقة والمهندس ديفيد مولر من جامعة كورنيل في نيويورك: "هذا لا يسجل رقمًا قياسيًّا جديدًا فقط. لقد وصل إلى نظام سيكون فعليا حدا نهائيا للدقة. يمكننا الآن بشكل أساسي معرفة مكان وجود الذرات بطريقة سهلة للغاية".

وأوضح: "هذا يفتح الكثير من إمكانيات القياس الجديدة للأشياء التي أردنا القيام بها لفترة طويلة جدا. كما أنه يحل مشكلة طويلة الأمد، وهي التراجع عن التشتت المتعدد للحزمة في العينة، والتي منعتنا من القيام بذلك في الماضي".

وتتضمن طريقة التصوير التي استخدمها الفريق تقنية تسمى ptychography، حيث يتم إطلاق الحزمة المكونة، في هذه الحالة، من الإلكترونات، بشكل متكرر من خلال كائن معين، وإن كان ذلك من موضع مختلف قليلا في كل مرة.

ومن خلال مقارنة الأنماط المختلفة المتداخلة التي تشكلها الحزمة المبعثرة، يمكن للخوارزمية إعادة بناء الكائن المستهدف بدقة كبيرة.

ومن خلال رؤية كيف يتغير النمط، يمكننا حساب شكل الكائن الذي تسبب في هذا النمط.

وفي الوقت الحالي، أقر الفريق بأن طريقة التصوير تستغرق وقتا طويلا وتتطلب الكثير من الناحية الحسابية، لكن التقدم في أجهزة الكمبيوتر والكاشف في المستقبل سيكون لديه القدرة على تسريع العملية.