Fotografia e re me ngjyra duke përdorur një sondë me efikasitet të lartë mund të superfokusojë dritën e bardhë në një vend 6 nanometër

Shkencëtarët kanë zhvilluar materiale të reja për elektronikë të gjeneratës së ardhshme aq të vogla sa që jo vetëm që nuk dallohen kur janë të paketuara nga afër, por gjithashtu nuk reflektojnë dritë të mjaftueshme për të treguar detaje të imta, si ngjyrat, madje edhe me mikroskopët optikë më të fuqishëm. Nën një mikroskop optik, nanotubat e karbonit, për shembull, duken gri. Paaftësia për të dalluar detajet e imta dhe dallimet midis pjesëve individuale të nanomaterialeve e bën të vështirë për shkencëtarët që të studiojnë vetitë e tyre unike dhe të zbulojnë mënyra për t’i përsosur ato për përdorim industrial.

Në një raport të ri në Nature Communications, studiuesit nga UC Riverside përshkruajnë një teknologji revolucionare të imazhit që ngjesh dritën e llambës në një vend me madhësi nanometër. Ajo e mban atë dritë në fundin e një nanoteli argjendi si një student i Hogwarts-it që praktikon magjinë “Lumos” dhe e përdor atë për të zbuluar detaje të padukshme më parë, duke përfshirë ngjyrat.

Përparimi, duke përmirësuar rezolucionin e imazheve me ngjyra në një nivel të paprecedentë prej 6 nanometërsh, do t’i ndihmojë shkencëtarët të shohin nanomaterialet me detaje të mjaftueshme për t’i bërë ato më të dobishme në elektronikë dhe aplikacione të tjera.

Ming Liu dhe Ruoxue Yan, profesorë të asociuar në Kolegjin e Inxhinierisë Marlan dhe Rosemary Bourns të UC Riverside, zhvilluan këtë mjet unik me një teknikë superfokusimi të zhvilluar nga ekipi. Teknika është përdorur në punën e mëparshme për të vëzhguar dridhjet e lidhjeve molekulare në rezolucion hapësinor 1 nanometër pa nevojën e ndonjë lente fokusimi.

Në raportin e ri, Liu dhe Yan modifikuan mjetin për të matur sinjalet që përfshijnë të gjithë gamën e dukshme të gjatësisë së valës, e cila mund të përdoret për të dhënë ngjyrën dhe për të përshkruar strukturat e brezit elektronik të objektit në vend të vetëm dridhjeve të molekulës. Mjeti shtrydh dritën nga një llambë tungsteni në një nanotel argjendi me shpërndarje ose reflektim pothuajse zero, ku drita bartet nga vala e lëkundjes së elektroneve të lira në sipërfaqen e argjendit.

Drita e kondensuar lë majën e nanotelës argjendi, e cila ka një rreze prej vetëm 5 nanometra, në një rrugë konike, si rrezja e dritës nga një elektrik dore. Kur maja kalon mbi një objekt, ndikimi i tij në formën dhe ngjyrën e rrezes zbulohet dhe regjistrohet.

“Është njësoj si të përdorni gishtin tuaj të madh për të kontrolluar spërkatjen e ujit nga një zorrë,” tha Liu, “Ju e dini se si të merrni modelin e dëshiruar të spërkatjes duke ndryshuar pozicionin e gishtit të madh, dhe gjithashtu, në eksperiment, ne lexojmë modelin e dritës për të marrë detajet e objektit që bllokon grykën e dritës me madhësi 5 nm.”

Drita më pas përqendrohet në një spektrometër, ku formon një formë unaze të vogël. Duke skanuar sondën mbi një zonë dhe duke regjistruar dy spektra për çdo piksel, studiuesit mund të formulojnë përthithjen dhe shpërndarjen e imazheve me ngjyra. Nanotubat e karbonit fillimisht gri marrin fotografinë e tyre të parë me ngjyra dhe një nanotub karboni individual tani ka mundësinë të shfaqë ngjyrën e tij unike.

“Nanoteli argjendi me majë të mprehtë atomike të lëmuara dhe bashkimi dhe fokusimi i tij optik pothuajse pa shpërndarje janë kritike për imazhin,” tha Yan. “Përndryshe do të kishte dritë intensive të humbur në sfond që shkatërron të gjithë përpjekjen.”

Studiuesit presin që teknologjia e re mund të jetë një mjet i rëndësishëm për të ndihmuar industrinë e gjysmëpërçuesve të bëjë nanomateriale uniforme me veti të qëndrueshme për përdorim në pajisjet elektronike. Teknika e re e nano-imazhit me ngjyra të plota mund të përdoret gjithashtu për të përmirësuar të kuptuarit e katalizës, optikës kuantike dhe nanoelektronikës.

Liu, Yan dhe Ma u bashkuan në kërkim nga Xuezhi Ma, një studiues postdoktoral në Universitetin Temple i cili punoi në projekt si pjesë e kërkimit të tij të doktoraturës në UCR Riverside. Studiuesit përfshinin gjithashtu studentët e UCR Qiushi Liu, Ning Yu, Da Xu, Sanggon Kim, Zebin Liu, Kaili Jiang dhe profesorin Bryan Wong.