Le microscope le plus rapide au monde fait ses débuts

Le mouvement des électrons virevoltants a été capturé comme jamais auparavant.

Les chercheurs ont développé un microscope à base de laser qui prend des images à une vitesse d'attoseconde - soit un milliardième de milliardième de seconde. Surnommée "attomicroscopie", la technique peut capturer le mouvement rapide des électrons à l'intérieur d'une molécule avec une précision beaucoup plus grande que précédemment possible, rapportent le physicien Mohammed Hassan et ses collègues le 21 août dans Science Advances.

"J'essaie toujours de voir les choses que personne n'a jamais vues", dit Hassan, de l'Université de l'Arizona à Tucson.

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L'attomicroscope est un microscope électronique en transmission modifié, qui utilise un faisceau d'électrons pour imager des choses aussi petites que quelques nanomètres (SN: 16/07/2008). Comme la lumière, les électrons peuvent être considérés comme des ondes. Ces longueurs d'onde, cependant, sont beaucoup plus petites que celles de la lumière. Cela signifie qu'un faisceau d'électrons a une résolution plus élevée qu'un laser conventionnel et peut détecter des choses plus petites, comme des atomes ou des nuages d'autres électrons.

Pour obtenir leurs images ultra-rapides, Hassan et ses collègues utilisaient un laser pour couper le faisceau d'électrons en impulsions ultra-courtes. Comme l'obturateur d'un appareil photo, ces impulsions leur ont permis de capturer une nouvelle image des électrons dans une feuille de graphène toutes les 625 attosecondes - environ mille fois plus vite que les techniques existantes.

Le microscope ne peut pas encore capturer des images d'un seul électron - cela nécessiterait une résolution spatiale extrêmement élevée. Mais en reliant les images collectées, les scientifiques ont créé une sorte de film en stop-motion montrant comment une collection d'électrons se déplace à travers une molécule.

La technique pourrait permettre aux chercheurs d'observer comment se produit une réaction chimique ou de sonder comment les électrons se déplacent à travers l'ADN, explique Hassan. Ces informations pourraient aider les scientifiques à concevoir de nouveaux matériaux ou des médicaments personnalisés.

"Avec cet nouvel outil, nous essayons de construire un pont entre ce que les scientifiques peuvent trouver en laboratoire et les applications réelles qui pourraient avoir un impact sur notre vie quotidienne", ajoute-t-il.

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D. Hui et al. Microscopie et diffraction électroniques attosecondes. Science Advances. Publié en ligne le 21 août 2024. doi: 10.1126/sciadv.adp5805.

Skyler Ware a été boursière Mass Media AAAS 2023 avec Science News. Elle est titulaire d'un doctorat en chimie du Caltech, où elle a étudié les réactions chimiques qui utilisent ou créent de l'électricité.

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