تطوير أسرع مجهر إلكتروني لتصوير حركة الإلكترون

تخيل أن لديك كاميرا فائقة الدقة يمكنها تصوير حركة إلكترون وهو يتراقص في مداراته حول النواة أو يتنقل بين الذرات.

ووفق مقال بحثي نشرته دورية "ساينس أدفانسز" (Science Advances) اليوم "الأربعاء"، 21 أغسطس، للعالم المصري محمد ثروت حسن -أستاذ الفيزياء والعلوم البصرية بجامعة أريزونا الأمريكية- فقد تمكن فريق بحثي بجامعة أريزونا من تحقيق ذلك من خلال تطوير أسرع مجهر إلكتروني بدقة الأتوثانية. 

ويشير الفريق البحثي -الذي يرفع شعار "ما تراه العين.. يمكننا التحكم به"- إلى أن هذا المجهر لديه قدرة فائقة على تصوير الإلكترون بدقة غير مسبوقة، مما يتيح للعلماء إمكانية رؤية الإلكترون في الزمان والمكان الفعليين.

يقول "حسن" في تصريحات لـ"نيتشر ميدل إيست": تعتمد المجاهر الإلكترونية فائقة السرعة على إصدار نبضات إلكترونية بزمن الأتوثانية، مما يتيح توليد سلسلة من الصور تشبه إطارات الفيلم السينمائي، لكن العلماء كانوا عاجزين عن رصد التفاعلات والتغيرات التي تطرأ على الإلكترون ضمن هذه الإطارات في الزمن والمكان الفعليين.

و"لأول مرة، تمكنَّا من إنتاج نبضة إلكترونية بزمن الأتوثانية، بنفس سرعة حركة الإلكترونات، ليعمل المجهر ككاميرا فائقة السرعة قادرة على تصوير حركة الإلكترونات"، وفق "حسن".

ويتابع: برهنَّا على هذه الإمكانية من خلال تصوير حركة الإلكترونات بين ذرات الكربون في مادة الجرافين متعدد الطبقات بسرعة غير مسبوقة.

ويؤكد "حسن" أهمية المجهر قائلًا: الجمع بين سرعة الأتوثانية والقدرات الفريدة للمجهر الإلكتروني -مثل التصوير ثلاثي الأبعاد- يساعد العلماء على تصوير الإلكترونات في العينات البيولوجية في الزمن والمكان الفعليين، وهذه القدرة الثورية ستفتح آفاقًا جديدةً أيضًا لاختبار نظريات الفيزياء الراسخة، مثل مبدأ عدم اليقين للعالِم الألماني هايزنبرج.

ويرى الباحثون أن هذا الإنجاز العلمي الفريد يفتح الباب أمام تطبيقات واسعة، ليس في الفيزياء الكمومية فقط، بل في الكيمياء والبيولوجيا أيضًا، مما يقرب العلماء من تحقيق حلم تحديد مكان الإلكترون وسرعته في اللحظة ذاتها وبدقة متناهية.

اشترك للحصول على النشرة الإلكترونية المحدّثة كل أسبوعين لكي تبقى على اطلاع بكافة المستجدات على الموقع.