Mitte aga näpitsad elektronide üles korjamiseks, vaid elektronidest valmistatud näpitsad. Riikliku Sandardite ja Tehnoloogia Instituudi (National Institute of Standards and Technology) ja Virginia Ülikooli uurijad demonstreerisid hiljutises uurimustöös, et tänapäevaste elektronmikroskoopidega tekitatud kiiri saab kasutada nii objektide vaatamiseks nanoskaalas kui ka nende liigutamiseks, asukoha muutmiseks ja võib-olla isegi kokku panemiseks.
Oma olemuselt on kõnealune vahend teadlaste sõnul elektrooniline versioon laser-optilistest „näpitsatest“, mis on standard töövahendid bioloogias, füüsikas ja keemias imepisikeste osakeste manipuleerimiseks. Elektronkiired võivad aga edestada eelmainitud vahendeid tuhandekordselt tundlikkuses ja eristamistäpsuses, kirjutab Physorg.com.
Kaader elektronnäpitsate tööd tutvustavast videost. Pilt: Oleshko, NIST
Kui võtta arvesse vaid füüsikat, võiks NIST’i metallurgi Vladimir Oleshko sõnul oodata, et fokuseeritud elektronide kiir, mida on võimalik luua näiteks läbivalgustava elektronmikroskoobiga (ingl.k. transmission electron microscope – TEM), avaldaks samasugust mõju. Seda pole aga kunagi toimumas nähtud; osalt seetõttu, et töö elektronidega on märksa detailide rohkem. Näiteks nad ei saa läbi õhu kaugele liikuda, nii et elektronmikroskoopides kasutatakse proovide hoidmiseks vaakumkambreid.
Seetõttu olidki Oleshko ja tema kolleeg James Howe üllatunud, kui ühe teise katse käigus avastasid nad end vaatlemas töötavaid elektronnäpitsaid. Nad kasutasid elektronmikroskoopi, et detailselt uurida, mis juhtub metallsulami külmumisel või sulamisel. Teadlased vaatlesid väikest, mõnesaja mikroni laiust objekti. See oli tükk alumiinium-räni sulamit üleminekuseisundis, mil see oli osaliselt sulanud – justkui vedel koor ümbritsemas tahkest metallist sisemust. Seesuguses proovis võib elektronkiir ergastada plasmone – kvanditud laineid sulami elektronides. Plasmonid näitavad, mis juhtub kristalliseeruva metalli vedeliku-tahkise piirpinnal. „Teaduslikult on huvitav näha, kuidas elektronid käituvad,“ sõnas Howe, „kuid vaadates tehnoloogilisest vaatenurgast, on võimalik valmistada paremaid aineid, kui detailselt mõista nende vedelikust tahkeks muutumise protsessi.“
„Toimimine elektronnäpitsatena oli ootamatu, sest selle katse üldeesmärk oli uurida sulamist ja kristalliseerumist,“ selgitas Oleshko. „Me võime hõlpsasti luua kera vedelikust koore sees; vaatlemisel on võimalik aru saada, kas see on endiselt kristalliline. Kuid me nägime, et kiirt liigutades või kallutades – või ka mikroskoobi alust kiire all – järgib tahke osake seda nii, nagu see oleks kiire külge liimitud.“
Elektronnäpitsad võivad Oleshko sõnul kujutada endast mitmekülgset ja väärtuslikku töövahendit, mis annab peene manipuleerimise võime mitmetes kasutusalades materjaliteaduses, kus vajatakse elektronmikroskoopiat. „Loomulikult esitab see väljakutse, sest vajab vaakumit,“ väitis teadlane, „kuid elektronsondid võivad olla ülipeened – kolm suurusjärku väiksemad kui footonkiired; peaaegu üksikute aatomite suurused. Nõnda võime ülitäpselt manipuleerida väga väikeste kogustega, isegi üksikute aatomitega.”
Vaata ka elektronnäpitsaid tutvustavat videot siit.
Teadusartikkel: ,,Are electron tweezers possible?“
Leave a Reply