Cea mai mare rezoluție la care a fost fotografiat vreodată un atom. „În jurul nostru sunt lumi innacesibile gândului”

Cercetătorii de la Universitatea Cornell au capturat un eșantion dintr-un cristal în trei dimensiuni și l-au mărit de 100 de milioane de ori, dublând rezoluția care a câștigat acelorași oameni de știință un record mondial Guinness în 2018, scrie publicația Scientific American.

Anunțul a fost comentat și de cunoscutul fizician român, Cristian Presură.

„Un nou record: fotografierea unor atomi la cea mai mare rezolutie. Mariti de 100 de milioane de ori! Unde esti Democrit sa te bucuri? Dar tu Epicur? Te poti trezi Lucretius sa ne incanti cu pana ta la vederea unei astfel de minuni? Imaginea este a atomilor din cristalul PrScO3, iar faptul ca reteaua de atomi este regulata a fost crucial, spun cercetatorii de la Universitatea Cornell. Ei au scanat zona de fata cu ajutorul unui microscop electronic ce avea un flux foarte subtire de electroni, asa cum ai scana cu o raza laser o suprafata. La fel ca la laser, fiecare imagine de difractie obtinuta are interferente pozitive si negative ("speckle") si este foarte diferita de ceea ce se vede aici.

Toate imaginile de difractie au fost analizate apoi impreuna, cu ajutorul inteligentei artificiale, rezolvandu-se cred "problema inversa": stiind imaginile finale de difractie, care este imaginea de atomi care le-a produs pe toate? In mod normal, pentru o structura de atomi aleatoare, asta e imposibil. Dar pentru una regulata, asta este posibil. Metoda poarta numele de "ptychography". Ma uit la un atom din imagine si imi ia cateva secunde. Daca as face asta cu fiecare atom din corpul meu, ar trebui sa traiesc de miliarde de ori varsta intregului univers sa sfarsesc aceasta sarcina! Cu adevarat, in jurul nostru sunt lumi innacesibile gandului. Mintea umana reuseste doar pentru o fractiune de secunda sa perceapa grandoarea cosmosului. Muza lui Lucretius? Alo, alo, nu treci si pe la noi? Avem poze noi!”, a scris acesta pe pagina sa de Facebook.

La ce poate fi folosită această descoperire

Astfel de tehnici de imagine de înaltă rezoluție sunt esențiale pentru dezvoltarea următoarei generații de dispozitive electronice. De exemplu, cercetătorii caută să treacă dincolo de cipurile de calculator bazate pe siliciu, în căutarea unor semiconductori mai eficienți. Pentru ca acest lucru să se întâmple, inginerii trebuie să știe cu ce lucrează la nivel atomic - ceea ce înseamnă să profite de tehnologii precum pichografia electronică. „Avem aceste instrumente așezate acolo, așteptând să ne ajute să optimizăm ceea ce va deveni următoarea generație de dispozitive”, spune J. Murray Gibson, decanul Universității Florida A&M - Florida State University College of Engineering, care nu a fost implicat în noul studiu. „Fără aceste instrumente, nu am putea să o facem.”

Bateriile sunt o zonă deosebit de promițătoare pentru aplicarea tehnicilor de imagistică, cum ar fi pichografia electronică, spune Roger Falcone, fizician la Universitatea din California, Berkeley, care, de asemenea, nu a fost implicat în cercetare. „Cum facem structura bateriilor”, întreabă el, „astfel încât să poată stoca multă energie și totuși să fie în siguranță?” Aceasta este o întrebare esențială, în special pentru tranziția de la combustibili fosili la energii regenerabile, inclusiv eoliene și solare. „Tehnologiile de imagistică sunt foarte importante pentru îmbunătățirea bateriilor, deoarece putem privi în detaliu reacțiile chimice”, spune Falcone.

Dar mai este un drum lung de parcurs. Pentru ca pichografia electronică să conducă la o nouă descoperire pentru telefonul mobil sau laptop, trebuie să facă mai mult decât să facă o fotografie - trebuie să fie capabil să localizeze cu precizie un atom individual într-un material. Deși cercetătorii au demonstrat cum tehnica ar putea face acest lucru teoretic, nu au efectuat încă o demonstrație experimentală. „Cu orice tehnică nouă, întotdeauna este nevoie de un pic de timp ca colegii dvs. de cercetători să încerce acest lucru și să vadă dacă rezultă în utilizări reale, practice”, spune Leslie Thompson, fost manager de analiză și caracterizare a materialelor la IBM Research – Almaden, care nu a fost implicat în noul studiu.

„În măsura în care inventezi un instrument nou, cum ar fi un microscop de înaltă rezoluție, simțul meu este că ai tendința să fii surprins [de] ce problemă se aplică pentru a rezolva”, adaugă Falcone. „Oamenii se vor uita la lucruri pe care nici măcar nu ni le putem imagina acum și vor rezolva o problemă pe care nici măcar nu suntem siguri că o avem”.

Virusul care ar putea cauza următoarea pandemie circulă deja printre noi

Următoarea pandemie ar putea fi cauzată de virusul gripal, avertizează oamenii de ştiinţă, scrie The Guardian, citând datele unui studiu care va fi publicat weekendul viitor. Un sondaj...

Candidatul USR la Primăria Sectorului 5 a depus o plângere la DIICOT împotriva lui Cristian Popescu Piedone

Avocatul şi liderul consilierilor USR din Sectorul 5, Alexandru Dimitriu, a depus joi dimineaţă, 25 aprilie, o plângere la DIICOT împotriva primarului Cristian Popescu Piedone şi ”a...