De snelste microscoop ter wereld maakt zijn debuut

De beweging van suizende elektronen is nog nooit eerder vastgelegd.

Onderzoekers hebben een op laser gebaseerde microscoop ontwikkeld die beelden maakt met een snelheid van attoseconde - of een miljardste van een miljardste van een seconde. De techniek, genaamd "attomicroscopie", kan de snelle beweging van elektronen binnen een molecuul vastleggen met veel grotere precisie dan voorheen mogelijk was, fysicus Mohammed Hassan en collega's rapporteren op 21 augustus in Science Advances.

"Ik probeer altijd dingen te zien die niemand eerder heeft gezien," zegt Hassan van de Universiteit van Arizona in Tucson.

Science News verzamelt lezersvragen over hoe om te gaan met de veranderende klimaat op onze planeet.

Wat wil je weten over extreme hitte en hoe dit kan leiden tot extreme weersgebeurtenissen?

De attomicroscoop is een aangepaste transmissie-elektronenmicroscoop, die een bundel elektronen gebruikt om dingen zo klein als een paar nanometer in beeld te brengen. Net als licht kunnen elektronen worden beschouwd als golven. Deze golflengten zijn echter veel kleiner dan die van licht. Dit betekent dat een elektronenbundel een hogere resolutie heeft dan een conventionele laser en kleinere dingen kan detecteren, zoals atomen of wolken van andere elektronen.

Om hun supersnelle beelden te krijgen, gebruikten Hassan en collega's een laser om de elektronenbundel in ultrakorte pulsen te hakken. Net als de sluiter van een camera stelden die pulsen hen in staat om elke 625 attoseconds een nieuwe afbeelding van de elektronen in een laagje grafeen vast te leggen - ongeveer duizend keer zo snel als bestaande technieken.

De microscoop kan nog geen beelden van een enkel elektron vastleggen - dat zou een extreem hoge spatiale resolutie vereisen. Maar door de verzamelde beelden aan elkaar te rijgen, hebben wetenschappers een soort stop-motionfilm gemaakt die laat zien hoe een verzameling elektronen zich door een molecuul beweegt.

De techniek zou onderzoekers kunnen helpen om te zien hoe een chemische reactie plaatsvindt of onderzoeken hoe elektronen door DNA bewegen, zegt Hassan. Die informatie zou wetenschappers kunnen helpen bij het ontwikkelen van nieuwe materialen of gepersonaliseerde medicijnen.

"Met dit nieuwe gereedschap proberen we een brug te slaan tussen wat wetenschappers in het laboratorium kunnen vinden en echte toepassingen die een impact kunnen hebben op ons dagelijks leven," zegt hij.

Vragen of opmerkingen over dit artikel? E-mail ons op [email protected] | Reprints FAQ

D. Hui et al. Attoseconde elektronenmicroscopie en diffractie. Science Advances. Online gepubliceerd op 21 augustus 2024. doi: 10.1126/sciadv.adp5805.

Skyler Ware was de AAAS Massamedia Fellow van 2023 bij Science News. Ze heeft een doctoraat in de chemie van Caltech, waar ze chemische reacties bestudeerde die elektriciteit gebruiken of creëren.

We bevinden ons in een kritieke tijd en het ondersteunen van klimaatjournalistiek is belangrijker dan ooit. Science News en onze moederorganisatie, de Society for Science, hebben uw hulp nodig om milieugeletterdheid te versterken en ervoor te zorgen dat onze reactie op klimaatverandering wordt geïnformeerd door wetenschap.

Abonneer u alstublieft op Science News en voeg $16 toe om wetenschappelijke geletterdheid en begrip uit te breiden.