Vědci z Arizonské univerzity v Americe vytvořili neuvěřitelný rekord – nejrychlejší elektronový mikroskop na světě. Zachycuje události, které trvají kvintiliontinu sekundy neboli jednu attosekundu, a umožňuje tak zaznamenávat pohybující se elektrony v reálném čase. To přinese revoluci v chápání kvantové fyziky, chemie, biologie a materiálových věd, protože nám umožní pozorovat tyto dříve nedostupné mechanismy v takovém měřítku a rychlosti.
Novinka zvaná „attomikroskopie“ znamená mimořádné zlepšení časového rozlišení. Tato technika vychází z průkopnické práce nositelů Nobelovy ceny Pierra Agostiniho, Ference Krausze a Anne L’Huillierové, kteří jako první generovali ultrafialové světelné pulzy v attosekundovém měřítku.
Pomocí výkonného laseru, který se rozdělí na dvě části, objevili vědci z Arizonské univerzity „mřížkový“ elektronový puls, který dokáže vygenerovat obraz vzorku, například grafenu. Takové důmyslné uspořádání poskytuje attosekundové elektronové pulzy jednotlivě a odhaluje dosud nevídané detaily v rámci dynamiky elektronů.
Běžné mikroskopy se spoléhají na pomalejší zobrazovací techniky. To nyní vědcům umožňuje pozorovat rychlé změny v materiálech v atomárním měřítku. Vedoucí výzkumný pracovník, profesor Mohammed Hassan, řekl:
„Poprvé v historii jsme použili elektronový transmisní mikroskop k dosažení attosekundového časového rozlišení. Tyto děje probíhají v attosekundách a fragmenty pohybů elektronů nyní můžeme vidět“.
Attomikroskopie odhaluje dynamiku chemických vazeb
Důsledky tohoto průlomu jsou dalekosáhlé. Zachycení pohybu elektronů umožňuje vědcům shromažďovat jedinečné informace o kvantových jevech a reakcích. Vědci mohou například sledovat, jak se elektrony chovají při vytváření a rozbíjení chemických vazeb, což jsou procesy, které jsou klíčové pro vývoj léků, skladování energie i materiálovou vědu.
„Zdejší transmisní elektronový mikroskop funguje jako velmi výkonný fotoaparát z nejnovější verze chytrého telefonu,“ řekl Hassan. „Umožňuje nám pořizovat snímky věcí, které jsme dříve nemohli vidět, například elektronů. Doufáme, že s pomocí tohoto mikroskopu vědecká komunita pochopí kvantovou fyziku, která je základem chování a pohybu elektronů.“
Tento nový výkonný přístroj by mohl vést k průlomovým objevům v bioinženýrství a pomoci vědcům nahlédnout do klíčových molekulárních interakcí. V materiálových vědách by to mohlo pomoci odhalit vlastnosti nových materiálů v atomárním měřítku, aby bylo možné navrhnout materiály nové generace s jedinečnými schopnostmi. Přesto jsou tyto interakce velmi složité a cesta k jejich pochopení teprve začíná.
Úspěch hodný Guinnessovy knihy rekordů
Výzkumný tým Arizonské univerzity se nyní zapsal do historie – Guinnessova kniha rekordů oficiálně uznala jejich inovaci nejrychlejšího elektronového mikroskopu na světě. Toto uznání dále zdůrazňuje, že ve vědě je důležitá týmová práce.
Tým tvořili výzkumníci Mohammed Hassan, Nikolay Golubev, Dandan Hui, Husain Alqattan a Mohamed Sennary, kteří přispěli svými odbornými znalostmi z různých oblastí studia (např. optiky, fyziky a inženýrství). Tento přelomový mikroskop odráží významný pokrok, kterého bylo v elektronové mikroskopii dosaženo, a zdůrazňuje, že je cenné spoléhat se na předchozí úspěchy.
Přestože tým využil základní práce nositelů Nobelovy ceny, podařilo se mu posunout hranice vědy ještě dále. Tento pokrok však odráží společné odhodlání i inovace, které jsou ve vědeckém studiu zásadní.
Vývoj nejrychlejšího elektronového mikroskopu na Zemi znamená obrovský skok v naší schopnosti zkoumat vesmír v jeho nejmenších měřítkách. Attomikroskopie umožňuje vědcům pozorovat chování elektronů s mimořádnou jasností, což umožňuje objevy, které mohou přinést revoluci ve všech oblastech od medicíny až po kvantové technologie. Tento úspěch je ukázkou nejen lidské zvědavosti a intelektu, ale také technologického pokroku, který nám umožňuje zachytit tajemství neviditelného světa v attosekundách.