ಈ ಸೂಪರ್ ಕೂಲ್ ಸೂಕ್ಷ್ಮದರ್ಶಕವು ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಕ್ರಾಂತಿಯನ್ನು ಪ್ರಾರಂಭಿಸಲು ಸಹಾಯ ಮಾಡುತ್ತದೆ

ಚಿತ್ರಕಲೆ ವಸ್ತುಗಳ ವಿಷಯಕ್ಕೆ ಬಂದಾಗ, ಮಾದರಿಯು ತಂಪಾಗಿರುತ್ತದೆ, ಉತ್ತಮವಾಗಿರುತ್ತದೆ. ಕೋಣೆಯ ಉಷ್ಣಾಂಶದಲ್ಲಿ, ಪರಮಾಣುಗಳು ಉಷ್ಣ ಶಕ್ತಿಯೊಂದಿಗೆ ಕಂಪಿಸುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ಚಿತ್ರಗಳಲ್ಲಿ ಅಸ್ಪಷ್ಟವಾಗಿ ಗೋಚರಿಸುತ್ತವೆ, ಆದರೆ ಅತ್ಯಂತ ಶೀತ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ, ಸಂಪೂರ್ಣ ಶೂನ್ಯಕ್ಕೆ (0 ಕೆಲ್ವಿನ್) ಹತ್ತಿರದಲ್ಲಿ, ಅವು ಬಹುತೇಕ ಆನ್ ಆಗುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ವಿಚಿತ್ರ ಕ್ವಾಂಟಮ್ ನಡವಳಿಕೆಯನ್ನು ಸಹ ಅಳವಡಿಸಿಕೊಳ್ಳಬಹುದು. ಆದ್ದರಿಂದ ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳು ತಮ್ಮ ಅತ್ಯಂತ ಶಕ್ತಿಶಾಲಿ ಇಮೇಜಿಂಗ್ ಸಾಧನಗಳಲ್ಲಿ ಕೆಲವು-ಪ್ರಸರಣ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಸೂಕ್ಷ್ಮದರ್ಶಕಗಳನ್ನು (TEMs)-ತಣ್ಣನೆಯ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ ಕೆಲಸ ಮಾಡಲು ಹೊಂದಿಕೊಳ್ಳಲು ದಶಕಗಳಿಂದ ಹುಡುಕುತ್ತಿದ್ದಾರೆ.

ವಿಶ್ವದ ಅತ್ಯಂತ ಶಕ್ತಿಶಾಲಿ MRI ಯಂತ್ರಗಳು ಮಾನವ ಕಲ್ಪನೆಯನ್ನು ಹೊಸ ಮಿತಿಗಳಿಗೆ ತಳ್ಳುತ್ತವೆ

ಈಗ ಅವರ ಕನಸುಗಳು ಅಂತಿಮವಾಗಿ ನನಸಾಗುತ್ತಿವೆ. ಕಳೆದ ವರ್ಷ, ಯುನೈಟೆಡ್ ಸ್ಟೇಟ್ಸ್ನ ಸಂಶೋಧಕರು ವರದಿ ಮಾಡಿದರು¹ ದ್ರವ ಹೀಲಿಯಂನೊಂದಿಗೆ ಮಾದರಿಗಳನ್ನು −253 °C (20 ಕೆಲ್ವಿನ್) ಗೆ ತಂಪಾಗಿಸುವ TEM ಗಳಿಗೆ ಲಗತ್ತನ್ನು ಬಳಸುವುದು, ಹತ್ತು ಗಂಟೆಗಳ ಕಾಲ ಪರಮಾಣು ರೆಸಲ್ಯೂಶನ್ ಹೊಂದಿರುವ ಸ್ಥಿರ ಮಾದರಿಗಳನ್ನು ಅನುಮತಿಸುತ್ತದೆ.

ಮತ್ತು ಮುಂದಿನ ವರ್ಷದ ಆರಂಭದಲ್ಲಿ, ಮಸಾಚುಸೆಟ್ಸ್‌ನ ಬಿಲ್ಲೆರಿಕಾ ಮೂಲದ ವಾದ್ಯ ತಯಾರಕ ಬ್ರೂಕರ್, ಕೆನಡಾ, ಜರ್ಮನಿ ಮತ್ತು ಯುನೈಟೆಡ್ ಸ್ಟೇಟ್ಸ್‌ನಲ್ಲಿರುವ ಮೂರು ಪ್ರಯೋಗಾಲಯಗಳಿಗೆ ದ್ರವ ಹೀಲಿಯಂ ಸ್ಥಿರತೆಯನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ದ್ರವ ಹೀಲಿಯಂ ಸ್ಥಿರತೆಯನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಮೊದಲ ಸ್ಕ್ಯಾನಿಂಗ್ ಟ್ರಾನ್ಸ್‌ಮಿಷನ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಮೈಕ್ರೋಸ್ಕೋಪ್ (STEM) ಅನ್ನು ರವಾನಿಸುತ್ತದೆ. GAIA ಎಂದು ಕರೆಯಲ್ಪಡುವ ಸಾಧನವು, 30 ಗಂಟೆಗಳು ಅಥವಾ ಅದಕ್ಕಿಂತ ಹೆಚ್ಚು ಕಾಲ −266 °C (7 ಕೆಲ್ವಿನ್) ಗಿಂತ ಕಡಿಮೆ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ ವಸ್ತುಗಳನ್ನು ಚಿತ್ರಿಸಬಲ್ಲ ವಿಶ್ಲೇಷಣಾ ಸಾಧನಗಳಲ್ಲಿ ಒಂದು ಪೀಳಿಗೆಯ ಪ್ರಗತಿಯಾಗಿದೆ.

“ನಮ್ಮ ಸೂಕ್ಷ್ಮದರ್ಶಕಗಳಿಗೆ ದೇವರುಗಳ ಹೆಸರನ್ನು ಇಡುವುದು ಸ್ವಲ್ಪ ಸಾಧಾರಣವಾಗಿದೆ, ಆದರೆ ಅದರ ಸಾಮರ್ಥ್ಯಗಳಲ್ಲಿ ನಮಗೆ ಸಂಪೂರ್ಣ ವಿಶ್ವಾಸವಿದೆ” ಎಂದು ಬ್ರೂಕರ್ ವಿಭಾಗದ ಉಪಾಧ್ಯಕ್ಷ ಮತ್ತು ಜನರಲ್ ಮ್ಯಾನೇಜರ್ ಟ್ರೇಸಿ ಲವ್ಜಾಯ್ ಹೇಳುತ್ತಾರೆ. (ಪ್ರಾಚೀನ ಗ್ರೀಸ್‌ನಲ್ಲಿ, ಗಯಾ ಭೂಮಿಯ ದೇವತೆ.)

ಸಂಶೋಧಕರು ಬೆಳವಣಿಗೆಗಳಿಂದ ಉತ್ಸುಕರಾಗಿದ್ದಾರೆ ಮತ್ತು GAIA, ನಿರ್ದಿಷ್ಟವಾಗಿ, ವಸ್ತುಗಳ ಹಿಂದೆಂದೂ ನೋಡಿರದ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಅನ್ವೇಷಿಸಲು ಹೊಸ ಮಾರ್ಗಗಳನ್ನು ತೆರೆಯುತ್ತದೆ ಎಂದು ಭಾವಿಸುತ್ತಾರೆ.

ಮಾದರಿಗಳನ್ನು ಶತಕೋಟಿ ಬಾರಿ ವರ್ಧಿಸುವುದು ಸಾಮಾನ್ಯ ಸೂಕ್ಷ್ಮದರ್ಶಕಗಳಿಗೆ ಅಮೈನೋ ಆಮ್ಲಗಳನ್ನು ಗುರುತಿಸಲು ಅನುವು ಮಾಡಿಕೊಡುತ್ತದೆ

“ಇದು ಹಾಸ್ಯಾಸ್ಪದವಾಗಿದೆ” ಎಂದು ಇಂಪೀರಿಯಲ್ ಕಾಲೇಜ್ ಲಂಡನ್‌ನ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಮೈಕ್ರೋಸ್ಕೋಪಿಸ್ಟ್ ಶೆಲ್ಲಿ ಕಾನ್ರಾಯ್ ಹೇಳುತ್ತಾರೆ. ಕಾನ್ರಾಯ್ ಅವರು GAIA ಸೂಕ್ಷ್ಮದರ್ಶಕವನ್ನು ಬಳಸಲು ಸಮಯವನ್ನು ತೆಗೆದುಕೊಂಡರು, ಇದನ್ನು ಜರ್ಮನಿಯ ಜೂಲಿಚ್‌ನಲ್ಲಿರುವ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಮೈಕ್ರೋಸ್ಕೋಪಿ ಮತ್ತು ಸ್ಪೆಕ್ಟ್ರೋಸ್ಕೋಪಿಗಾಗಿ ಅರ್ನ್ಸ್ಟ್ ರಸ್ಕ ಕೇಂದ್ರಕ್ಕೆ ಸಾಗಿಸಲಾಯಿತು. ಇತರ ಎರಡು ಉಪಕರಣಗಳು ಟೆನ್ನೆಸ್ಸೀಯ ಓಕ್ ರಿಡ್ಜ್ ರಾಷ್ಟ್ರೀಯ ಪ್ರಯೋಗಾಲಯ ಮತ್ತು ಹ್ಯಾಮಿಲ್ಟನ್‌ನಲ್ಲಿರುವ ಕೆನಡಿಯನ್ ಸೆಂಟರ್ ಫಾರ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಮೈಕ್ರೋಸ್ಕೋಪಿಗೆ ಹೋಗುತ್ತವೆ.

ಕಳೆದ ವರ್ಷ, ಉತಾಹ್‌ನ ಸಾಲ್ಟ್ ಲೇಕ್ ಸಿಟಿಯಲ್ಲಿ ವಾರ್ಷಿಕ ಮೈಕ್ರೋಸ್ಕೋಪಿ ಮತ್ತು ಮೈಕ್ರೋಅನಾಲಿಸಿಸ್ ಸಮ್ಮೇಳನದಲ್ಲಿ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಮೈಕ್ರೋಸ್ಕೋಪಿಸ್ಟ್ ನೋಹ್ ಷ್ನಿಟ್ಜರ್ GAIA ಪ್ರದರ್ಶನವನ್ನು ವೀಕ್ಷಿಸಿದರು. ಅವರು ಈ ಹಿಂದೆ ಇಮೇಜ್ ಅಲ್ಟ್ರಾ-ಕೋಲ್ಡ್ ಮೆಟೀರಿಯಲ್‌ಗಳಿಗೆ ಮೈಕ್ರೋಸ್ಕೋಪ್ ಲಗತ್ತುಗಳನ್ನು ಬಳಸಿದ್ದಾರೆ, ಈ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗೆ “ಸಾಕಷ್ಟು ಆಪ್ಟಿಮೈಸೇಶನ್” ಮತ್ತು “ಸಿಸ್ಟಮ್‌ನೊಂದಿಗೆ ಎಲ್ಲಾ ರೀತಿಯಲ್ಲಿ ಹೋರಾಡುವುದು” ಅಗತ್ಯವಿದೆ ಎಂದು ಅವರು ಹೇಳುತ್ತಾರೆ.

GAIA ಯ ಸ್ಥಿರತೆಯು ಪ್ರಭಾವಶಾಲಿಯಾಗಿದೆ, ಇಂಪೀರಿಯಲ್ ಕಾಲೇಜ್ ಲಂಡನ್‌ನಲ್ಲಿ ಕಾನ್ರಾಯ್‌ನೊಂದಿಗೆ ಕೆಲಸ ಮಾಡುವ ಷ್ನಿಟ್ಜರ್ ಹೇಳುತ್ತಾರೆ. “ಇದು ಒಂದು ರೀತಿಯ ಆಟ” ಒಂದು ಸೂಕ್ಷ್ಮ ರೀತಿಯಲ್ಲಿ, ಅವರು ಹೇಳುತ್ತಾರೆ.

ಪರಿಹಾರದ ದಾರಿ

ಉಪಕರಣಗಳು ಅತ್ಯಂತ ಕಡಿಮೆ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸಲು ಅನುಮತಿಸುವ ಕ್ರಯೋಜೆನಿಕ್ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳೊಂದಿಗೆ TEM ಗಳು ಮತ್ತು STEM ಗಳನ್ನು ಮದುವೆಯಾಗುವುದು ಹೊಸ ಕಲ್ಪನೆಯಲ್ಲ. ಸ್ಥೂಲವಾಗಿ ಪರಮಾಣುಗಳನ್ನು ಫ್ರೀಜ್ ಮಾಡಲು ಮತ್ತು ವಸ್ತುಗಳಲ್ಲಿ ಕೆಲವು ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳು ಕಾಣಿಸಿಕೊಳ್ಳಲು ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳು ತಾಪಮಾನವನ್ನು “ಗುಬ್ಬಿ” ಆಗಿ ದೀರ್ಘಕಾಲ ಬಳಸಿದ್ದಾರೆ ಎಂದು ಕಳೆದ ವರ್ಷ TEM ಅಪ್ಲಿಕೇಶನ್‌ನ ಅಭಿವೃದ್ಧಿಯಲ್ಲಿ ತೊಡಗಿಸಿಕೊಂಡಿದ್ದ ಆನ್ ಅರ್ಬರ್‌ನಲ್ಲಿರುವ ಮಿಚಿಗನ್ ವಿಶ್ವವಿದ್ಯಾಲಯದ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಮೈಕ್ರೋಸ್ಕೋಪಿಸ್ಟ್ ಸೂಕ್ ಹ್ಯುನ್ ಸಾಂಗ್ ಹೇಳುತ್ತಾರೆ.

ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ, ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಸೂಕ್ಷ್ಮದರ್ಶಕಗಳನ್ನು ದ್ರವ ಸಾರಜನಕದಿಂದ ತಂಪಾಗಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ, ಇದು ಮಾದರಿಗಳನ್ನು ಸುಮಾರು -196 °C (77 ಕೆಲ್ವಿನ್) ಗೆ ಇಳಿಸುತ್ತದೆ. ಅದಕ್ಕಿಂತ ತಣ್ಣಗಾಗಲು, ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳು ದ್ರವ ಹೀಲಿಯಂನೊಂದಿಗೆ ಕೆಲಸ ಮಾಡಬೇಕೆಂದು ತಿಳಿದಿದ್ದರು, ಇದು ಸುಮಾರು -269 °C (4 ಕೆಲ್ವಿನ್) ನಲ್ಲಿ ಸಾಂದ್ರೀಕರಿಸುತ್ತದೆ. ಸಮಸ್ಯೆಯೆಂದರೆ ದ್ರವ ಹೀಲಿಯಂನೊಂದಿಗೆ ಕೆಲಸ ಮಾಡುವುದು ಕಷ್ಟಕರವಾಗಿತ್ತು.

ವಿಪಥನ-ಸರಿಪಡಿಸಿದ ಪ್ರಸರಣ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಸೂಕ್ಷ್ಮದರ್ಶಕಕ್ಕೆ ಸೇರಿಸುವ ಮೊದಲು ಸಂಶೋಧಕರು h-ಬಾರ್ ಇನ್ಸ್ಟ್ರುಮೆಂಟ್ಸ್ ದ್ರವ ಹೀಲಿಯಂ ಹಂತವನ್ನು ಸರಿಹೊಂದಿಸುತ್ತಾರೆ. — ಇಸ್ಮಾಯಿಲ್ ಎಲ್ ಬಗ್ಗರಿ, h-ಬಾರ್ ಇನ್‌ಸ್ಟ್ರುಮೆಂಟ್ಸ್ ಸಂಸ್ಥಾಪಕರು, ಕಂಪನಿಯ ಮೈಕ್ರೋಸ್ಕೋಪ್ ಲಗತ್ತುಗಳಲ್ಲಿ ಒಂದನ್ನು TEM ಗೆ ಸೇರಿಸುವ ಮೊದಲು ಸರಿಹೊಂದಿಸುತ್ತಾರೆ.ಕ್ರೆಡಿಟ್: ಶೆಲ್ಲಿ ಕಾನ್ರಾಯ್

TEM ಗಳಲ್ಲಿ, ದ್ರವ ಹೀಲಿಯಂ ಅನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಡೀವಾರ್ ಎಂಬ ಥರ್ಮೋಸ್ ತರಹದ ಧಾರಕದಲ್ಲಿ ಮಾದರಿಗಳನ್ನು ಹಿಡಿದಿಟ್ಟುಕೊಳ್ಳಲಾಗುತ್ತದೆ. ಆದರೆ ದ್ರವ ಹೀಲಿಯಂ ಎಷ್ಟು ಬೇಗನೆ ಆವಿಯಾಗುತ್ತದೆ ಎಂದರೆ ಅದು ಮಾದರಿಗಳನ್ನು ಕಂಪಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಚಿತ್ರಗಳನ್ನು ಮಸುಕುಗೊಳಿಸುತ್ತದೆ. ವಿಶ್ವಾಸಾರ್ಹ ಡೇಟಾ ಸಂಗ್ರಹಣೆಯು ಬಹುತೇಕ ಅಸಾಧ್ಯವಾಗಿತ್ತು ಮತ್ತು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಈ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳಲ್ಲಿ ಸಂಕ್ಷಿಪ್ತವಾಗಿ ಮಾತ್ರ ಮಾಡಲಾಗುತ್ತದೆ. ಒಂದು ಕಂಪನಿ, ಜ್ಯೂರಿಚ್‌ನಲ್ಲಿರುವ ಕಂಡೆನ್‌ಝೀರೊ, ದ್ರವರೂಪದ ಹೀಲಿಯಂ-ತಂಪಾಗುವ ಅಪ್ಲಿಕೇಶನ್ ಅನ್ನು ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸಿತು, ಅದು ವಸ್ತುಗಳನ್ನು ಸುಮಾರು -269 °C (4 ಕೆಲ್ವಿನ್) ಗೆ 24 ಗಂಟೆಗಳ ಒಳಗೆ ತಂದಿತು, ಆದರೆ ಪರಮಾಣು ರೆಸಲ್ಯೂಶನ್ ಅನ್ನು ಗುರಿಯಾಗಿಸಿಕೊಂಡಿರಲಿಲ್ಲ.

2020 ರಲ್ಲಿ, ಮಿಚಿಗನ್ ವಿಶ್ವವಿದ್ಯಾಲಯದ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಮೈಕ್ರೋಸ್ಕೋಪಿಸ್ಟ್ ರಾಬರ್ಟ್ ಹೌಡೆನ್ ಮತ್ತು ಅವರ ಸಹೋದ್ಯೋಗಿಗಳು ಒಂದನ್ನು ರಚಿಸಲು ಹೊರಟರು. ದ್ರವ ಹೀಲಿಯಂನ ಕಂಪನವನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡಲು ಮತ್ತು ತೀಕ್ಷ್ಣವಾದ ಚಿತ್ರಗಳನ್ನು ಪಡೆಯಲು ಅವರು ತಾಪನ ಮತ್ತು ಇತರ ಕೆಲವು ಎಂಜಿನಿಯರಿಂಗ್ ಅನ್ನು ಬಳಸಿದರು. 2022 ರಲ್ಲಿ, ಪೂರಕವನ್ನು ವಾಣಿಜ್ಯೀಕರಿಸಲು ಹೋವ್ಡೆನ್ ಆನ್ ಆರ್ಬರ್‌ನಲ್ಲಿ ಎಚ್-ಬಾರ್ ಇನ್‌ಸ್ಟ್ರುಮೆಂಟ್ಸ್ ಅನ್ನು ಸಹ-ಸ್ಥಾಪಿಸಿದರು.

ವಸ್ತು ವಿಜ್ಞಾನದಲ್ಲಿ ಸೂಕ್ಷ್ಮದರ್ಶಕ ಕ್ರಾಂತಿ

GAIA ದ್ರವ ಹೀಲಿಯಂ ಅನ್ನು ಸಹ ಬಳಸುತ್ತದೆ, ಆದರೆ ಅದನ್ನು ನೇರವಾಗಿ ಸೂಕ್ಷ್ಮದರ್ಶಕಕ್ಕೆ ಚುಚ್ಚುತ್ತದೆ. ಇದರ ಅಭಿವೃದ್ಧಿಯು 2017 ರಲ್ಲಿ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಮೈಕ್ರೋಸ್ಕೋಪ್ ಕಂಪನಿ ನಿಯಾನ್‌ನಲ್ಲಿ ಪ್ರಾರಂಭವಾಯಿತು, ಇದನ್ನು ಬ್ರೂಕರ್ 2024 ರಲ್ಲಿ ಸ್ವಾಧೀನಪಡಿಸಿಕೊಂಡರು. ಪರಮಾಣು ರೆಸಲ್ಯೂಶನ್‌ನಲ್ಲಿ ತಂಪಾದ ಚಿತ್ರಣವನ್ನು ಒದಗಿಸುವುದರ ಜೊತೆಗೆ, ಇದು ಸಂಶೋಧಕರನ್ನು ಪ್ರಚೋದಿಸುವ ಹಲವಾರು ಇತರ ವೈಶಿಷ್ಟ್ಯಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ. GAIA, ಇತರ ಕೆಲವು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಸೂಕ್ಷ್ಮದರ್ಶಕಗಳಂತೆ, “ವಿಪಥನ-ಸರಿಪಡಿಸಲಾಗಿದೆ,” ಅಂದರೆ ಇದು ಮಸೂರಗಳು ಮತ್ತು ಸಾಫ್ಟ್‌ವೇರ್‌ಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿದ್ದು, ಇದು ಮಾದರಿಗಳ “ನಿಖರವಾದ ಚಿತ್ರಗಳನ್ನು” ಉತ್ಪಾದಿಸಲು ಇಮೇಜಿಂಗ್ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ಸಂಭವಿಸುವ ಮಸುಕು ಅಥವಾ ನೈಸರ್ಗಿಕ ವಿರೂಪಗಳನ್ನು ಸರಿಪಡಿಸುತ್ತದೆ. ಇದು ಮಾದರಿಗಳನ್ನು ಹೊಡೆಯುವ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಮೇಲ್ವಿಚಾರಣೆ ಮಾಡುವ ಮೊನೊಕ್ರೊಮೇಟರ್ ಅನ್ನು ಸಹ ಹೊಂದಿದೆ, ಕಡಿಮೆ-ಶಕ್ತಿಯ ಪ್ರಚೋದನೆಗೆ ವಸ್ತುಗಳು ಹೇಗೆ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯಿಸುತ್ತವೆ ಎಂಬುದನ್ನು ನೋಡಲು ಸಂಶೋಧಕರಿಗೆ ಅನುವು ಮಾಡಿಕೊಡುತ್ತದೆ.

Source link