Amerikka rakentaa maailman ensimmäisen kvanttiröntgenmikroskoopin käyttämällä kvanttitangotusta

Brookhavenin kansallisen laboratorion tutkimusryhmä on kehittänyt täysin uuden röntgenmikroskoopin, joka työssä käyttää kvanttimaailmaa muodostaakseen "haamukuvia" biomolekyyleistä korkealla lupa. Tästä haluan kertoa sinulle nyt.

Mikä on uuden röntgenmikroskoopin ydin

Epäilemättä klassiset röntgenmikroskoopit ovat erittäin hyödyllisiä yksiköitä, joiden avulla voit tarkastella erilaisia ​​näytteitä suurimmalla tarkkuudella. Mutta on yksi erikoisuus: työprosessissa käytetty säteily voi yksinkertaisesti tuhota arkaluonteiset näytteet, kuten virukset, bakteerit tai jotkut solut.

Tietenkin voit pienentää säteilyn voimakkuutta hyväksyttävälle tasolle ja solut pysyvät ehjinä, mutta kuvan selkeys vaikuttaa suuresti.

Brookhavenin kansallisen laboratorion (USA) insinöörit ovat löytäneet tavan vähentää säteilyn voimakkuutta säilyttäen samalla äärimmäisen selkeä.

Tätä varten päätettiin käyttää kvanttimaailman omituisuuksia - kvanttitangoutumista.

Joten klassisessa röntgenmikroskoopissa fotonisäde kulkee tutkittavan näytteen läpi ja detektori kerää sen sitten toisella puolella.

Ja uudessa mikroskoopissa, jossa on käytetty kvanttivahvistusta, röntgensäde jaetaan kahteen puolikkaaseen. Tässä tapauksessa vain puolet läpäisee tutkittavan näytteen, mutta niin outoa kuin se kuulostaakin, molemmat puolikkaat ovat mukana mittauksissa.

Kvanttinen takertuminen toimintaan

Kysymys on varsin looginen: Kuinka tämä tuli mahdolliseksi? Ja kaikki kiitokset sellaisesta täysin tutkimattomasta ilmiöstä kuin kvanttitartunta. Toisin sanoen kaksi hiukkaa voi olla niin kietoutunut toisiinsa, että yhden muutos johtaa hetkellinen muutos toisessa hiukkasessa, eikä ole väliä millä etäisyydellä hiukkasista on Tämä hetki.

Tämä tarkoittaa, että tiedonvaihto hiukkasten välillä tapahtuu nopeudella, joka ylittää merkittävästi valon nopeuden.

Joten uuden röntgenmikroskooppimme kohdalla jakaja tuottaa paria kietoutuneita fotoneja. Tällöin yksi niistä kulkee näytteen läpi ja välittää tiedot ilmaisimelle tavanomaisen järjestelmän mukaisesti.

Mutta sillä hetkellä, kun ensimmäinen fotoni muuttuu, toisessa fotonissa tapahtuu samoja muutoksia, jotka eivät millään tavoin olleet vuorovaikutuksessa tutkittavan materiaalin kanssa. Sitten, kun toinen fotoni osuu detektoriinsa, siitä otetaan lisätietoja ja näin syntyy selkeä kuva tutkittavasta kohteesta.

Vaikka se näyttää ensi silmäyksellä epäloogiselta, mutta tarkkojen matemaattisten laskelmien ansiosta tutkijat onnistuvat yhdistämään kahden säteen tiedot.

Tätä prosessia kutsutaan haamukuvantamiseksi, ja ennen uutta kehitystä se oli mahdollista vain näkyvän valon spektrissä olevien fotonien kanssa.

Uusi mikroskooppi on ensimmäinen maailmassa, joka mukauttaa tämän tekniikan röntgensäteisiin. Siten kuvien saamisen mahdollistamiseksi näytteiden koko, joka on alle 10 nanometriä ja testinäytteet pysyvät ehjinä.

Röntgenmikroskooppi perustuu kansalliseen synkroniseen valonlähteeseen II (NSLS-II). Ja jos kaikki sujuu suunnitelmien mukaan, ensimmäiset kuvat voidaan tutkia yksityiskohtaisesti jo vuonna 2023.

Jos pidit materiaalista, laita peukalosi ylös ja tilaa. Kiitos huomiostasi!