“రియాలిటీ యొక్క పిక్సెల్స్”కి జూమ్ చేయడం: ఎలక్ట్రాన్ మైక్రోస్కోప్ అలా చేయడంలో మాకు సహాయపడుతుంది. అయితే, ఇది ప్రత్యేకించి సున్నితమైన లక్ష్యాలకు సరిపోదు. వియన్నా ఆధారిత పరిశోధనా బృందం క్వాంటం ఆప్టిక్స్ ట్రిక్‌తో ఈ సమస్యను నివారించాలని భావిస్తోంది మరియు తద్వారా అధిక-రిజల్యూషన్ మైక్రోస్కోపీలో కొత్త ప్రమాణాలను సెట్ చేస్తుంది.
సుమారు 100 సంవత్సరాల క్రితం, మానవత్వం ఎలక్ట్రాన్ల సహాయంతో చూడటం నేర్చుకుంది. 1924లో, లూయిస్ డి బ్రోగ్లీ – కాంతి కణాల వలె – ఎలక్ట్రాన్లు తరంగ లక్షణాలను కలిగి ఉన్నాయని పేర్కొన్నాడు. 1927లో, US భౌతిక శాస్త్రవేత్తలు డేవిస్సన్ మరియు జెర్మెర్ దీనికి ప్రయోగాత్మక రుజువును అందించారు. కొన్ని సంవత్సరాల తరువాత, ఇంజనీర్లు ఎర్నెస్ట్ రుస్కా మరియు మాక్స్ నోల్ మొదటి ఎలక్ట్రాన్ మైక్రోస్కోప్‌ను నిర్మించారు, ఇది ఏ కాంతి సూక్ష్మదర్శిని కంటే శక్తివంతమైనది. ఎలక్ట్రాన్ తరంగాలు ఫోటాన్‌ల కంటే చాలా చిన్న వస్తువుల ద్వారా విక్షేపం చెందుతాయి కాబట్టి, కాంతి యొక్క ఆప్టికల్ రిజల్యూషన్ పరిమితిని అధిగమించారు, ఇది మైక్రోస్కోపీ యొక్క కొత్త శకానికి నాంది పలికింది.
రెండు ప్రపంచాలను కలపడం: క్వాంటం ఎలక్ట్రాన్ మైక్రోస్కోపీ
“ఎలక్ట్రాన్ మైక్రోస్కోపీ ఒక క్రేజీ, కూల్ టెక్నిక్,” అని TU వీన్‌లో అసోసియేట్ ప్రొఫెసర్ ఫిలిప్ హాస్లింగర్ ఉత్సాహంగా చెప్పారు. “సూత్రప్రాయంగా, మేము వైరస్ లేదా దాని DNA యొక్క స్పైక్ ప్రోటీన్‌లను చూడటానికి దాన్ని ఉపయోగించవచ్చు – అణువుల స్థాయిలో, వాస్తవికత యొక్క పిక్సెల్‌లు.” క్వాంటం ఆప్టిక్స్ నిపుణుడైన హస్లింగర్ ఉద్దేశపూర్వకంగా “కావచ్చు” అని చెప్పాడు, ఎందుకంటే క్యాచ్ ఉంది: ఎలక్ట్రాన్లు సాధారణంగా శక్తిలో చాలా ఎక్కువగా ఉంటాయి కాబట్టి అవి సున్నితమైన నమూనాలను నాశనం చేస్తాయి. ఈ కారణంగా, ఎలక్ట్రాన్ సూక్ష్మదర్శినితో జీవ ప్రక్రియలను “ప్రత్యక్షంగా” గమనించలేము.
హాస్లింగర్ ప్రకారం, ఒక సాధ్యమైన పరిష్కారం ఉంది: “తక్కువ ఎలక్ట్రాన్ల నుండి మరింత సమాచారాన్ని పొందడం.” ఈ లక్ష్య సాధనలో, అతని పదకొండు మంది సభ్యుల బృందం “క్వాంటం ఎలక్ట్రాన్ మైక్రోస్కోపీ”ని ఉపయోగిస్తుంది, ఇది క్లాసిక్ ఎలక్ట్రాన్ మైక్రోస్కోపీని ఫోటాన్-ఆధారిత క్వాంటం ఆప్టిక్స్ యొక్క కొత్త ప్రపంచంతో మిళితం చేస్తుంది.
స్పూకీ ఇమేజింగ్
వారి సాధ్యమయ్యే ఆలోచనలలో ఒకటి “క్వాంటం ఘోస్ట్ ఇమేజింగ్” లేదా జూ-వాంగ్-మాండెల్ అనే ఉద్వేగభరితమైన పేరు మీద ఆధారపడి ఉంటుంది. ఈ పద్ధతిలో, చిక్కుకున్న ఎలక్ట్రాన్-ఫోటాన్ జత వస్తువు యొక్క చిత్రాన్ని రూపొందిస్తుంది. ఇది ఇలా పనిచేస్తుంది: ముందుగా, ఒక ఎలక్ట్రాన్ అపారదర్శక మాధ్యమం ద్వారా పరుగెత్తుతుంది మరియు అక్కడ ఉన్న కాంతిని “ఓవర్‌టేక్ చేస్తుంది”, “ఒక విమానం సూపర్‌సోనిక్‌గా వెళుతుంది” అని హాస్లింగర్ వివరించాడు. ఇది ఎలక్ట్రాన్‌తో చిక్కుకుపోయేలా తీసిన ఫోటాన్‌ను సృష్టిస్తుంది. ఎలక్ట్రాన్ నమూనా వైపు ప్రయాణిస్తున్నప్పుడు, ఫోటాన్ కెమెరా డిటెక్టర్‌లోకి ప్రవేశిస్తుంది. రెండూ చిక్కుకుపోయినందున, ఎలక్ట్రాన్ నమూనాను తాకిందో లేదో కొలవడానికి ఫోటాన్‌ను ఉపయోగించవచ్చు. కనుగొనబడిన ఫోటాన్‌లను స్పేస్-రిజల్యూషన్ విజయవంతంగా చేయగలిగితే, వస్తువు యొక్క చిత్రాన్ని నిర్మించవచ్చు.
కనీసం, ఇది విధానం వెనుక ఉన్న సిద్ధాంతం. “ప్రపంచవ్యాప్తంగా ఉన్న అనేక పరిశోధనా బృందాలు ఈ చిక్కుకు సంబంధించిన మొదటి రుజువును స్థాపించడానికి పని చేస్తున్నాయి – మరియు మేము ముందు వరుసలో ఉన్నాము,” అని హాస్లింగర్ చెప్పారు. ఆచరణలో, వినూత్న ఆలోచనలు సాంకేతిక సవాళ్లతో నిండి ఉన్నాయి. బృందం మొదట ఇప్పటికే ఉన్న మైక్రోస్కోప్‌ను సర్దుబాటు చేయాల్సి వచ్చింది. “సాధారణంగా, ఎలక్ట్రాన్ మైక్రోస్కోప్‌లు కాంతి నుండి పూర్తిగా మూసివేయబడతాయి – కాని మేము వాటిలో రంధ్రాలు వేస్తాము, తద్వారా ఫోటాన్‌లు కొలవడానికి తప్పించుకోగలవు” అని భౌతిక శాస్త్రవేత్త నవ్వాడు.
జీవశాస్త్రం మరియు మెటీరియల్ సైన్స్ కోసం మంచి దృక్పథం
ఈ పద్ధతి ఎలక్ట్రాన్-ఫోటాన్ జతలను ఉత్పత్తి చేయగలదనే సూత్రానికి ఇప్పుడు అవసరం. “వాస్తవానికి, ఇది ఇప్పుడు ఏ రోజు అయినా జరగవచ్చు,” అని హాస్లింగర్ ఆశిస్తున్నాడు. “మేము ఇప్పటికే ఒక దెయ్యం చిత్రాన్ని రికార్డ్ చేసాము. కాబట్టి మేము ఫోటాన్ ‘చూసిన’ దానిని ఎలక్ట్రాన్‌లతో చూడగలిగాము. ఇప్పుడు మేము రెండు కణాల మధ్య జోక్య దృగ్విషయాల సాక్ష్యం కోసం చూస్తున్నాము. ఈ సాక్ష్యాన్ని కనుగొనడం ద్వారా మనకు స్పష్టమైన ధూమపాన-తుపాకీ రుజువు లభిస్తుంది. చిక్కుముడి.”
చిక్కుకున్న ఫోటాన్-ఫోటాన్ జతలను ఉపయోగించే ఘోస్ట్ ఇమేజింగ్ యొక్క స్థాపించబడిన రూపాంతరం ముఖ్యంగా కాంతి-సెన్సిటివ్ వస్తువులను గమనించినప్పుడు దాని విలువను నిరూపించింది. హాస్లింగర్ యొక్క ప్రణాళిక కార్యరూపం దాల్చినట్లయితే, నమూనా యొక్క ఈ స్పేరింగ్ ట్రీట్‌మెంట్‌ను మొదటిసారిగా ఎలక్ట్రాన్ల యొక్క అధిక ఆప్టికల్ రిజల్యూషన్‌తో కలపవచ్చు. ఇటువంటి అభివృద్ధి ఆశాజనకమైన అనువర్తనాలను తెరుస్తుంది, ఉదాహరణకు బ్యాటరీ పరిశోధనలో: ఛార్జింగ్ మరియు డిశ్చార్జింగ్ సమయంలో పదార్థాల ఉపరితలాలపై పరమాణు మరియు పరమాణు మార్పులను బాగా గమనించవచ్చు మరియు ఇది ఆప్టిమైజ్ చేయబడిన పదార్థాలను గుర్తించడంలో సహాయపడుతుంది. జీవశాస్త్రంలో అద్భుతమైన కొత్త అంతర్దృష్టులు కూడా ఉండవచ్చు, వికిరణం సమయంలో ప్రోటీన్లు విరిగిపోకుండా ముడుచుకున్నప్పుడు వాటిని గమనించడం వంటివి. “జీవితాన్ని ఎలా జరుగుతుందో చూడటం, అది ఒక కల అవుతుంది” అని హస్లింగర్ కిరణాలు చెప్పాడు. మంచి ఇరవై సంవత్సరాల క్రితం, యువ భౌతిక శాస్త్ర విద్యార్థిగా, అతను అంటోన్ జైలింగర్ ఉపన్యాసాలకు హాజరయ్యాడు, అతను అతనికి క్వాంటం ఆప్టిక్స్ పట్ల ఆసక్తిని కలిగించాడు. ఇప్పుడు అతను మరియు అతని సహచరులు ఎలక్ట్రాన్ మైక్రోస్కోపీకి కొత్త నాణ్యతను తీసుకురాగలిగారు, దీని చరిత్ర ఒక శతాబ్దం క్రితం ప్రారంభమైంది.
వ్యక్తిగత వివరాలు
ఫిలిప్ హాస్లింగర్ TU వీన్‌లో అటామిక్ ఇంటర్‌ఫెరోమెట్రీకి అసోసియేట్ ప్రొఫెసర్. అతని పరిశోధనా బృందం అణువులు మరియు ఎలక్ట్రాన్‌లతో పదార్థ తరంగ ఆప్టిక్స్ కోసం నవల క్వాంటం సాధనాల అభివృద్ధిపై దృష్టి పెడుతుంది మరియు వివిధ డార్క్ ఎనర్జీ మోడళ్లపై పరిశోధన నిర్వహిస్తుంది. హస్లింగర్ 2013లో TU వీన్‌లో తన PhDని పూర్తి చేశాడు. TU వీన్‌లోని అటామిక్ ఇన్‌స్టిట్యూట్‌లో తన పరిశోధనను కొనసాగించడానికి వియన్నాకు తిరిగి వచ్చే ముందు అతను FWF ఫెలోషిప్‌పై UC బర్కిలీలో గడిపాడు. 2018లో, అతనికి FWF START ప్రైజ్ లభించింది. అతను ఆర్ట్ మరియు సైన్స్ మధ్య ఇంటర్‌ఫేస్‌లో అవుట్‌రీచ్ ప్రాజెక్ట్‌లలో పాల్గొంటాడు.
ప్రచురణ
ఫిలిప్ హాస్లింగర్ మరియు ఇతరులు: క్వాంటం సైన్స్ అండ్ టెక్నాలజీ 2024లో ఎలక్ట్రాన్ మైక్రోస్కోప్‌తో స్పిన్ రెసొనెన్స్ స్పెక్ట్రోస్కోపీ
