Wzrok Supermana. Promienie X pozwalają wreszcie zajrzeć w głąb materii

Nowa technika obrazowania nie wymagała nowej technologii. Wystarczył komputer

Wzrok przenikający ściany? Tradycyjne RTG tak nie działa. Ale fizycy nauczyli się już sztuczki Supermana. Specjalny program pozwala zaglądać naukowcom w głąb badanych próbek. Zespół fizyków z Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Diego opisuje go na łamach magazynu "PNAS" wydawanego przez Amerykańską Akademię Nauk.

Nowy mikroskop z UC San Diego pozwala zaglądać głęboko do wnętrza różnych materiałów i obserwować detale o wielkości jednego nanometra (miliardowej części metra) - bez soczewki. Obrazy uzyskuje się dzięki potężnemu programowi komputerowemu. Opracowany przez fizyków algorytm jest w stanie przekształcić wzory dyfrakcyjne uzyskane z mikroskopu. Powstają one w wyniku nakładania się na siebie fal promieni X odbitych od nano-strukrur wewnątrz próbek.
- Udowodniliśmy jako pierwsi, że można zarejestrować magnetyczną strukturę materii w skali nano - wyjaśnia prof. Oleg Shpyrko.
"Ubocznym skutkiem" badań kalifornijskich naukowców będzie udoskonalenie technologii zapisu danych. Pamięci magnetyczne będą mogły pomieścić ich znacznie więcej.
- Obecnie bity zapisane na twardym dysku mają rozmiar zaledwie 15 nanometrów - komentuje prof. Eric Fullerton, współautor pracy. - W przyszłości upchniemy je jeszcze gęściej - zapowiada.
Nowy program do prześwietlania materii pozwoli przede wszystkim na szybszy rozwój nanotechnologii.
- Żeby postęp w nanotechnologii był możliwy, musimy lepiej rozumieć, jak zachowują się materiały w nanoskali - wyjaśnia Shpyrko. - Powinniśmy je oglądać z taką właśnie dokładnością, a nasz program to właśnie umożliwia.
- Dobierając odpowiednią energię promieni X możemy użyć tej techniki również w chemii - do oglądania różnych fragmentów cząsteczek. Natomiast w biologii można oglądać wirusy, pojedyncze komórki i różne rodzaje tkanek w rozdzielczośći lepszej niż ta dostępna w mikroskopach używających światła widzialnego - dodaje naukowiec

Nowy mikroskop z UC San Diego pozwala zaglądać głęboko do wnętrza różnych materiałów i obserwować detale o wielkości jednego nanometra (miliardowej części metra) - bez soczewki. Obrazy uzyskuje się dzięki potężnemu programowi komputerowemu. Opracowany przez fizyków algorytm jest w stanie przekształcić wzory dyfrakcyjne uzyskane z mikroskopu. Powstają one w wyniku nakładania się na siebie fal promieni X odbitych od nano-struktur wewnątrz próbek.


Przeczytaj więcej w Next: Czym są synchrotrony?

Fizycy używali szczególnego źródła promieni X, jakim jest synchrotron APS w Argonne niedaleko Chicago.

- Udowodniliśmy jako pierwsi, że można zarejestrować magnetyczną strukturę materii w skali nano - wyjaśnia prof. Oleg Shpyrko.

"Ubocznym skutkiem" badań kalifornijskich naukowców będzie udoskonalenie technologii zapisu danych. Pamięci magnetyczne będą mogły pomieścić ich znacznie więcej. 
- Obecnie bity zapisane na twardym dysku mają rozmiar zaledwie 15 nanometrów - komentuje prof. Eric Fullerton, współautor pracy. - W przyszłości upchniemy je jeszcze gęściej - zapowiada.

Nowy program do prześwietlania materii pozwoli przede wszystkim na szybszy rozwój nanotechnologii.

- Żeby postęp w nanotechnologii był możliwy, musimy lepiej rozumieć, jak zachowują się materiały w nanoskali - wyjaśnia Shpyrko. - Powinniśmy je oglądać z taką właśnie dokładnością, a nasz program to właśnie umożliwia.

- Dobierając odpowiednią energię promieni X możemy użyć tej techniki również w chemii - do oglądania różnych fragmentów cząsteczek. Natomiast w biologii można oglądać wirusy, pojedyncze komórki i różne rodzaje tkanek w rozdzielczośći lepszej niż ta dostępna w mikroskopach używających światła widzialnego - dodaje naukowiec. 

Magnetic domains appear like the repeating swirls of fingerprint ridges. As the spaces between the domains get smaller, computer engineers can store more data.. Credit: UC San Diego
Domeny magnetyczne ujawniające strukturę materii w nanoskali / fot. UC San Diego