Bilim adamları, elektronların nasıl hareket ettiğine dair temel sorulara cevap vermeyi umdukları dünyanın en hızlı mikroskobunu geliştirdiler.
Fizikçilerin geliştirdiği bu mikroskobun hızı o kadar yüksek ki hareket halindeki elektronları bile bulma yeteneğine sahiptir.
Yeni cihaz, saniyenin bir kentilyonda biri hızında uçuş halindeki elektronlara, elektron darbeleri vurarak görüntü alıyor. Bu, transmisyon elektron mikroskobunun daha yeni bir modelidir.
Bu büyük bir başarıdır: Elektronlar saniyede yaklaşık 1367 mil (2.200 kilometre) hızla hareket ederler, bu da onların Dünya’yı yalnızca 18,4 saniyede dolaşabilmelerini sağlar.
Araştırmacılar, mikroskobu kullanarak parçacıkların nasıl uçtuğuna dair bazı yeni bilgiler edinmeyi umdular. Araştırmacılar araştırmalarının sonuçlarını 21 Ağustos tarihinde Science Advances dergisinde yayınladılar. Genel olarak öğrenciler için en iyi mikroskop olarak adlandırdık. Swift SW380T tüm özellikleriyle incelememizde 4/5 yıldız aldı. XY mekanik aşaması, üç objektifi ve 30 derece eğimli dürbün mercekleri sayesinde boyun gerginliğini azaltır. Ek olarak, bir eklenti kamerayla uyumludur. Arizona Üniversitesi‘nde fizik ve optik bilimleri doçenti olan baş yazar Mohammed Hassan, “Bu transmisyon elektron mikroskobu, akıllı telefonların son versiyonundaki çok güçlü bir kamera gibidir; daha önce göremediğimiz şeylerin, örneğin elektronların fotoğraflarını çekmemizi sağlar” diyor. Bir elektronun nasıl hareket ettiğini ve nasıl davrandığının arkasındaki kuantum fiziğini bilim camiasının bu mikroskopla anlayabilmesini umuyoruz.”
Attosaniye Fiziği
Elektronların atomlar ve moleküller içinde nasıl düzenlendiği ve yeniden düzenlendiği hem fizik hem de kimyada temel bir sorudur, ancak küçük parçacıkların hareketli yapısı nedeniyle onları incelemek çok zordur.
2000’li yılların başında fizikçiler, elektron hareketlerini yakalayabilecek bir pozlama süresi oluşturmak için çok küçük attosaniye (veya 1X10 -18 saniye) darbeleri üretme tekniklerini geliştirdiler. Bu gelişme, bu yöntemi geliştiren bilim adamlarına 2023 Nobel Fizik Ödülü’nü kazandırdı.
Fizikçiler, mikroskopların ışık süresini birkaç attosaniyeye (bir saniyenin evrenin yaşına oranı) düşürerek elektronların yük taşıdığını, yarı iletkenlerin ve sıvıların su içinde nasıl davrandığını ve atomlar arasındaki kimyasal bağların parçalandığını çözdüler.
Bununla birlikte, sadece birkaç attosaniyelik bir ölçek bile, elektronların tek bir hareketini belirlemek için yeterli bir ölçektir. Bu yeni çalışmanın fizikçileri, bir elektron tabancasını bir attosaniyelik bir darbe üretene kadar ayarladılar.
Bu darbeler, incelenen örneğe çarptıktan sonra elektronlar içinden geçerken yavaşlar ve elektron ışınının dalga cephesini değiştirir. Bir mercek, yavaşlayan ışığı büyütür ve ışığa düştüğünde floresan bir malzemeye çarpar.
Dikkatlice senkronize edilmiş iki ışık darbesiyle elektron darbesini eşleştirerek (malzemedeki elektronları harekete geçirmek ve elektron darbesini üretmek için) atomların içindeki elektronların ultra hızlı hareketlerini incelediler.
Hassan, “Elektron iletim mikroskobu kullanarak attosaniye zamansal çözünürlüğe ulaşabiliyoruz ve buna “attomikroskopi” adını verdik” dedi. Elektronun hareket halindeki parçalarını ilk kez görebiliyoruz.”
Kaynak:
https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adp5805
Derleyen: Atalay Bozdoğan – Akdeniz Üniversitesi Makine Mühendisliği Öğrencisi
