| تاریخ ارسال: 1402/3/9 |
پنجره ای به دنیای نانو: دستیابی دانشمندان به تکنیک جدید برای تصویربرداری از نوسانات مواد
تیمی از دانشمندان به سرپرستی محققان مؤسسه Max Born در برلین و Helmholtz-Zentrum Berlin در آلمان و از آزمایشگاه ملی Brookhaven و موسسه فناوری ماساچوست در ایالات متحده یک روش انقلابی جدید برای ثبت تصاویر با وضوح بالا از نوسانات مواد در مقیاس نانو با استفاده از منابع قدرتمند پرتو ایکس توسعه داده‌اند. این تکنیک که آنها آن را تصویربرداری همبستگی منسجم Coherent Correlation Imaging (CCI)می نامند، امکان ایجاد فیلم های واضح و دقیق را بدون آسیب رساندن به نمونه توسط تشعشعات بیش از حد فراهم می کند. با استفاده از یک الگوریتم برای تشخیص الگوها در تصاویر کم نوردهی شده، CCI مسیرهایی را برای اطلاعات غیرقابل دسترس باز می کند. این تیم CCI را بر روی نمونه های ساخته شده از لایه های مغناطیسی نازک نشان دادند و نتایج آنها در مجله نیچر منتشر شده است.
برای بزرگ‌نمایی جسم، یعنی «بزرگ‌نمایی»، به نور بیشتری نیاز است. هنگام تلاش برای گرفتن یک حرکت سریع با زمان نوردهی کوتاه، حتی نور بیشتری لازم است. در نهایت، افزایش وضوح و کاهش زمان نوردهی منجر به نقطه‌ای می‌شود که جسم در اثر نور مورد نیاز آسیب می‌بیند یا حتی از بین می‌رود.
دانشمندان یک روش جدید تصویربرداری غیر مخرب به نام تصویربرداری همبستگی منسجم (CCI) ایجاد کرده اند. برای ایجاد یک فیلم، آنها چندین عکس فوری از نمونه را پشت سر هم می گیرند و در عین حال نور را به اندازه کافی کاهش می دهند تا نمونه دست نخورده بماند. با این حال، این منجر به تصاویر فردی می شود که در آن الگوی نوسان در نمونه نامشخص می شود. با این وجود، تصاویر همچنان حاوی اطلاعات کافی برای تفکیک آنها به گروه‌ها هستند. برای انجام این کار، تیم ابتدا باید یک الگوریتم جدید ایجاد می‌کرد که همبستگی بین تصاویر را تجزیه و تحلیل می‌کرد. عکس‌های فوری در هر گروه بسیار شبیه به هم هستند و بنابراین احتمالاً از یک الگوی نوسانی خاص سرچشمه می‌گیرند. تنها زمانی که تمام عکس‌های یک گروه با هم مشاهده می‌شوند، تصویر واضحی از نمونه ظاهر می‌شود. اکنون دانشمندان می‌توانند فیلم را به عقب برگردانند و هر عکس فوری را با تصویر واضحی از وضعیت نمونه در آن لحظه مرتبط کنند.
برای بزرگ‌نمایی جسم، یعنی «بزرگ‌نمایی»، به نور بیشتری نیاز است. هنگام تلاش برای گرفتن یک حرکت سریع با زمان نوردهی کوتاه، حتی نور بیشتری لازم است. در نهایت، افزایش وضوح و کاهش زمان نوردهی منجر به نقطه‌ای می‌شود که جسم در اثر نور مورد نیاز آسیب می‌بیند یا حتی از بین می‌رود.
دانشمندان یک روش جدید تصویربرداری غیر مخرب به نام تصویربرداری همبستگی منسجم (CCI) ایجاد کرده اند. برای ایجاد یک فیلم، آنها چندین عکس فوری از نمونه را پشت سر هم می گیرند و در عین حال نور را به اندازه کافی کاهش می دهند تا نمونه دست نخورده بماند. با این حال، این منجر به تصاویر فردی می شود که در آن الگوی نوسان در نمونه نامشخص می شود. با این وجود، تصاویر همچنان حاوی اطلاعات کافی برای تفکیک آنها به گروه‌ها هستند. برای انجام این کار، تیم ابتدا باید یک الگوریتم جدید ایجاد می‌کرد که همبستگی بین تصاویر را تجزیه و تحلیل می‌کرد. عکس‌های فوری در هر گروه بسیار شبیه به هم هستند و بنابراین احتمالاً از یک الگوی نوسانی خاص سرچشمه می‌گیرند. تنها زمانی که تمام عکس‌های یک گروه با هم مشاهده می‌شوند، تصویر واضحی از نمونه ظاهر می‌شود. اکنون دانشمندان می‌توانند فیلم را به عقب برگردانند و هر عکس فوری را با تصویر واضحی از وضعیت نمونه در آن لحظه مرتبط کنند.
هدف بعدی دانشمندان استفاده از روش تصویربرداری جدید بر روی لیزرهای الکترون آزاد، مانند XFEL اروپایی در هامبورگ، برای به دست آوردن بینش عمیق تر در مورد فرآیندهای حتی سریعتر در مقیاس های کوچکتر است. آنها اطمینان دارند که این روش درک ما را از نقش نوسانات و فرآیندهای تصادفی در خواص مواد مدرن بهبود می بخشد و در نتیجه روش های جدیدی را برای استفاده از آنها به شیوه ای جهت دارتر کشف می کند.
تصویر حرکت مرز سامانه های مغناطیسی
منبع:
ترجمه: مهندس اعظم پرویز، دانشگاه علم و صنعت ایران