Naukowcy z Uniwersytetu Cornella opracowali mikroskop elektronowy o rekordowej rozdzielczości08.06.2021

Autorzy projektu podkreślają tym samym, że aparatura osiągnęła poziom zaawansowania, którego najprawdopodobniej nie da się przekroczyć. 

W 2018 roku naukowcy z Uniwersytetu Cornella, czyli prywatnej uczelni należącej do prestiżowej Ligi Bluszczowej, pobili rekord rozdzielczości mikroskopu elektronowego. Specjalistom udało się to osiągnąć dzięki połączeniu detektora o dużej mocy z działaniem zautomatyzowanego procesu zwanego ptychografią. Pozwala ona na bardzo wyraźne widzenie przezroczystych obrazów bez konieczności barwienia lub znakowania komórek w celu uzyskania kontrastów. Autorzy projektu zwrócili jednak uwagę na jedną przeszkodę. Aparatura działała jedynie w przypadku ultracienkich próbek o grubości kilku atomów. W tych, które miały ją większą, rozpraszały się elektrony. 

Po wielu miesiącach wytężonych prac Amerykanie poszli o krok dalej i wpadli na rozwiązanie problemu. Kluczem do sukcesu okazał się detektor macierzy pikseli mikroskopu elektronowego (EMPAD). Jest on lekko rozogniskowany i rozmywa wiązkę cząstek elementarnych, aby uchwycić jak najszerszy zakres danych. Następnie rekonstruuje je za pomocą złożonych algorytmów, czego rezultatem jest ultraprecyzyjny obraz o dokładności jednego pikometra – bilionowej części metra. 

– Dzięki takiemu podejściu jesteśmy w stanie skorygować wszystkie rozmycia do takiego stopnia, że jedynym czynnikiem, który je warunkuje, jest fakt, że atomy same się chwieją – tłumaczy w oficjalnym oświadczeniu David Muller, współautor eksperymentu. – To nie tylko nowy rekord. Osiągnęliśmy tym samym poziom, który w rzeczywistości jest ostateczną granicą rozdzielczości. W zasadzie możemy teraz w bardzo prosty sposób dowiedzieć się, gdzie znajdują się atomy. Otwiera to wiele nowych możliwości pomiarowych dla rzeczy, które od dawna chcielibyśmy wykonać – dodaje. 

Przedstawiciele Uniwersytetu Cornella podkreślają, że ultraprecyzyjna metoda obrazowania może znaleźć zastosowanie w pracach nad półprzewodnikami, materiałami kwantowymi i katalizatorami. W przyszłości przyda się także przy analizie synaps albo samych tkanek. Swoje spostrzeżenia i wnioski szczegółowo omówili w artykule opublikowanym na łamach periodyku „Nature".