Исследователи из Университета Аризоны разработали самый быстрый в мире электронный микроскоп, который может фотографировать движущиеся электроны. Учёные рассказали о принципе его действия и назвали основное отличие от существующих аналогов.
В отличие от камеры, электронный микроскоп фотографирует объекты не благодаря свету, который от них отражается, а с помощью пучков электронов. Он направляет их в исследуемый образец. В этом случае разрешающая способность определяется длительностью электронных импульсов: чем быстрее импульс, тем лучше изображение.
Обычно такие микроскопы излучают последовательность импульсов длительностью в несколько аттосекунд. Одна аттосекунда соответствует одной квинтиллионной секунды. Этой последовательности не хватает, чтобы разделить серию изменений в электроне на стоп-кадры. Но с новым микроскопом удалось этого достичь. Он не испускает серию импульсов, а генерирует одиночный аттосекундный импульс такой же скорости, с какой движутся электроны.
«Этот просвечивающий электронный микроскоп подобен очень мощной камере в последних версиях смартфонов; он позволяет нам фотографировать то, чего мы раньше не могли видеть, — например, электроны. Мы надеемся, что с помощью этого микроскопа научное сообщество сможет понять квантовую физику, лежащую в основе поведения и движения электрона», — рассказал Мохаммед Хассан, один из авторов исследования.
Хассан и его коллеги основали работу на достижениях Пьера Агостини, Ференца Крауша и Анны Л'Юйер. Они получили Нобелевскую премию по физике в 2023 году за создание первого импульса экстремального ультрафиолетового излучения — настолько короткого, что его можно было измерить в аттосекундах.
Ознакомиться с полным описанием микроскопа можно в журнале Science.