ידענים: ננו טכנולוגיה

מאת 2 ביוני 2015 אין תגובות

יישומים תעשייתיים מהירים ו"מלוכלכים" בעלי כושר הפרדה של מיקרוסקופ אלקטרונים

מקטע מפרוסת סיליקון ברמה הננומטרית באמצעות לייזר. איור: shutterstock

מקטע מפרוסת סיליקון ברמה הננומטרית באמצעות לייזר. איור: shutterstock

השימוש במיקרוסקופ אלקטרונים בעל כושר הפרדה (רזולוציה) ננומטרי נפוץ מאוד, אבל המכשירים האלה עולים מיליוני דולרים, והכנת דוגמה לצפייה בהם היא משימה מתישה. זהו מצב סביר לעבודה במעבדה אבל בלתי מעשי ליישום תעשייתי: לדוגמה, סריקה מהירה של דגימות מוצרים כדי לחפש בהן סימני זיהוי מיקרוסקופיים מוטבעים.

סוג חדש של מיקרוסקופיה הולוגרפית שפיתחו דייוויד גרייר, פיזיקאי באוניברסיטת ניו יורק, ועמיתיו עשויה לספק פתרון. הם התחילו במיקרוסקופ מסחרי של חברת זייס והחליפו את נורת הליבון ששימשה בו כמקור אור בלייזר. הלייזר המאיר את הדוגמה והאור המוחזר ממנה יוצרים תבנית התאבכות דו-ממדית, כלומר הולוגרמה, המוקלטת במצלמת וידאו.

מדענים יצרו הולוגרמות של עצמים מיקרוסקופים במשך עשרות שנים, אבל היה קשה להפיק מהן מידע שימושי. וכאן טמון הערך המוסף של המצאתו של גרייר: הצוות כתב תוכנת מחשב הפותרת במהירות את המשוואות המתארות כיצד אור מתפזר מעצם כדורי. באמצעות חילוץ הערכים של כמה תנאים החבויים במשוואות האלה, התכנית אוספת מידע על אודות העצם שגרם לפיזור. המיקרוסקופ בעל הרזולוציה הננומטרית יאפשר לחוקרים לעקוב אחרי חלקיקים המרחפים בתוך תמיסות קולואידיות (לדוגמה, כדורונים בגודל ננומטרי המרחפים בדוגמה של צבע) בעלות של כעשירית ממחיר מיקרוסקופ אלקטרונים.

גרייר מקווה שהמכשיר שלו יספק בפעם הראשונה דרך מהירה ולא יקרה להצצה ישירה בחלקיקים העומדים בלבם של המוצרים המודרניים. דמיינו לעצמכם דלי צבע או מכל שמפו שבו בכל טיפה יש חלקיקים המקודדים את מהלך ייצורו: כיצד הפיקו אותו, באיזה מפעל ומתי. "משהו כמו טביעת אצבע," אומר גרייר. לדבריו, המיקרוסקופ יוכל באותה קלות לקרוא גם מסרים מולקולריים שיוטבעו בתרופות, בחומרי נפץ ובמוצרים אחרים.

עוד בנושא
A Vector-Free Microfluidic Platform for Intracellular Delivery. Armon Sharei et al. in Proceedings of the National
Academy of Sciences USA, Vol. 110, No. 6, pages 2082-2087; February 5, 2013. http://www.pnas.org/
content/110/6/2082.full
Fast Feature Identification for Holographic Tracking: The Orientation Alignment Transform. Bhaskar Jyoti
Krishnatreya and David G. Grier in Optics Express, Vol. 22, No. 11, pages 12,773-12,778; June 2, 2014.
Eyeglasses-Free Display: Towards Correcting Visual Aberrations with Computational Light Field Displays. Fu-Chung Huang et al. in ACM Transactions on Graphics, Vol. 33, No. 4, Article No. 59; July 2014.
רעיונות משני עולם 2014: סיינטפיק אמריקן ישראל, אפריל-מאי 2014; http://www.sciam.co.il/archives/7568

 

הכתבה התפרסמה באישור סיינטיפיק אמריקן ישראל

הוספת תגובה

  • (will not be published)