ویدئوهای لحظه ای با میکروسکوپ نیروی اتمی

اخبار علمی پژوهشی
Print Friendly

مرجع پلیمر در بازار ایران (پلیم پارت):محققان دانشگاه MIT‌ میکروسکوپ نیروی اتمی حساسی تولید کرده اند که می تواند تصاویر را در حدود ۲۰۰۰ بار سریعتر از مدل های تجاری کنونی پایش نماید و همچنین قادر به تولید ویدیوهایی با کیفیت بالا از فرآیندهایی در مقیاس اتم بصورت تقریبا آنی است.

اگرچه نسل جدید میکروسکوپ های نیروی اتمی یا AFM‌ها می توانند تصاویر کلوزآپ با کیفیت بالا از ساختارهایی با ابعاد تنها کسری از یک نانومتر ثبت نمایند،‌اما فرآیند پایش بسیار زمان بر می باشد و این دستگاه ها عملکرد بهتری در ثبت نمونه تصاویر ایستا دارند، زیرا آنقدر سریع نیستند که از محیط های کنش گر و در حال تغییر تصاویر ثبت کنند. اگرچه، همانگونه که در مجله Ultramicroscopy  گزارش شده است، این ابزارهای جدید با سرعت بالا می توانند تصاویر فرآیند های شیمیایی که در مقیاس نانو رخ میدهند را با سرعتی نزدیک به ویدیو های لحظه ای ثبت کنند.

میکروسکوپ های AFM معمولا با استفاده از یک پراب بسیار ظریف که به آرامی در امتداد سطح نمونه، خط به خط، حرکت می کند تا نقشه آن را ترسیم کند، پایش می کنند. نمونه بر روی یک پلتفرم یا اسکنر متحرک قرار داده می شود که آن را بصورت افقی و عمودی در زیر پراب جابجا می کند.

میکروسکوپ نیروی اتمی

دستاورد این طراحی جدید، سرعت پایش بالا در محدوده های وسیع و کوچک با استفاده از یک اسکنر چند-حرکته است که از طریق یک پلتفرم نمونه کنترل می شود. بدین صورت که با استفاده از یک اسکنر کوچک تر و سریعتر و یک اسکنر بزرگتر و آهسته تر برای هر جهت، و ترکیب عملکرد آنها یک سیستم واحد تشکیل داده می شود.

برای اولین بار، این وسیله این امکان را فراهم آورد تا جزئیات وقایعی نظیر میعان، هسته گذاری، تجزیه و رسوب مواد بصورت لحظه ای مشاهده شوند.

همچنین دانشمندان توانایی های این وسیله را بوسیله پایش نمونه ی کلسیت ۷۰ در ۷۰ میکرون که در آب دیونیزه شده شناور گشته بود و سپس در معرض اسید سولفوریک قرار داده شده بود را نشان دادند و مشاهده کردند که اسید موجب فرسایش کلسیت و افزایش اندازه حفرات نانومتری موجود در ماده گردید که به سرعت با یکدیگر ادغام شدند، و منجر به حذف لایه به لایه کلسیت در طول ساختار کریستالی ماده شد.

نمونه های پیشین اسکنرهای چند-حرکته معمولا بدین علت ناموفق بودند که برهم کنش اسکنرها می توانست منجر به تغییر دقت و حرکت شود و تحت کنترل در آوردن آنها بصورت مجزا بسیار پیچیده بود. برای رفع این مساله، الگوریتمهای کنترلی را تولید کردند که مسئول تاثیر هر اسکنر بر دیگری است. با بهینه سازی سایر اجزاء میکروسکوپ،‌ دستگاه می توانست نمونه کلسیت را بصورت جلو رونده و عقبگرد بدون وارد آمدن هیچ آسیبی به پراب یا نمونه پایش کند.

این گروه از دانشمندان معتقدند هیچگونه محدودیتی در راستای گستره تصویر برداری دستگاه وجود ندارد و بوسیله آن می توان بصورت بهینه از میان صدها میکرون، ویژگی های تنها چند میکرون را با موفقیت تصویربرداری کرد. در حال حاضر متخصصین به دنبال توسعه  کارکرد و کنترل ها در راستای بهبود تصویرسازی سرعت ویدیو ها هستند.

منبع: materials today

0
telegram.png

نظر بگذارید