Pozrite sa s nami cez elektrónový mikroskop

Hlava muchy aj drobné nanodiamanty, rúrky z uhlíka či detail nohy tarantuly.

Kryštálik cukru.(Zdroj: FEI STU / Ústav elektroniky a fotoniky)

Keď do tej miestnosti na spodnom poschodí jednej z budov bratislavskej Slovenskej technickej univerzity vkročíte, snažíte sa spôsobiť čo najmenší hrmot. Presnejšie, čo najmenšie vibrácie, nesmiete ani rozprávať. V rohu totiž stojí zariadenie, ktoré je na prvý pohľad sklamaním.

Pod elektrónovým mikroskopom, šikovným nástrojom na skúmanie sveta takého malého, že menšia od neho je už len ríša molekúl a atómov, si totiž zvyčajne predstavíte ohromné technologické monštrum, ktoré prezrádza záhady drobnej fyziky.

V skutočnosti to je však iba akási menšia komora s komínom, miesto na vzorku, niekoľko káblov, pár monitorov a ovládanie, ktoré sa ponáša na ovládanie filmových kamier. A v princípe aj čosi podobné robí.

Zničiť vzorku

Dvojica vedcov Marian Vojs a Marián Marton sa strieda pri ovládaní. Zaostrujú lúč elektrónov a postupne sa posúvajú po vzorke, zväčšujú a ponárajú sa hlbšie do sveta hmoty. Až napokon vidíte nanokryštály, ale aj zväčšené krídlo muchy.

„Máte zväzok elektrónov a potom detektor,“ opisuje fungovanie svojho rastrovacieho elektrónového mikroskopu Vojs. „Máte odrazené a vyrazené elektróny a my meriame prúd týchto častíc na detektore. Prakticky meriame, koľko elektrónov sa vyrazí a odrazí z materiálu, z čoho sa poskladá výsledný obraz povrchu materiálov.“

Pri bežnom mikroskope pozeráte na vzorku pomocou svetla a dômyselnej optiky a jej zákonitostí, výsledkom čoho je precíznejší pohľad s maximálne dvetisícnásobným zväčšením. No tu do hry vstupuje trochu iná fyzika. V skutočnosti elektrónový mikroskop nevidí to, čo vedcom ukazuje monitor obrazovky. A v hre nie sú fotóny.

Obraz je vlastne preklad zo sveta elektrónov do sveta, ktorý môžeme vidieť. Preto sú snímky čiernobiele – biela znamená veľa elektrónov na detektore, čierna, naopak, málo.

A objavuje sa iný problém. Vedci z fakulty elektrotechniky a informatiky najlepšie pozorujú anorganické vzorky, také, ktoré sú zbavené vody – napríklad nanodiamanty či uhlíkové nanorúrky.

No Vojs ukazuje, čo sa stane, ak chcete pozorovať organickú nevodivú vzorku. Na vzorke s muchou vyberie dostatočne kontrastné miesto, kúsok jej krídla.

To však začne už po pár sekundách tmavnúť, štruktúra sa rozpadáva, až vznikne tmavá, prakticky jednoliata hmota. Bombardovanie elektrónmi totiž nevodivú vzorku akoby spáli a nenávratne zničí. Ak chcete dômyselné zábery kedysi živého mikrosveta, musíte byť rýchly. Alebo zvoliť inú metódu.

Prostriedok, nie cieľ

Prvé pokusy s elektrónmi, elektromagnetickými poľami a zväčšovaním pochádzajú ešte z dvadsiatych rokov minulého storočia. Prvý známy prototyp elektrónového mikroskopu zostrojili nemecký fyzik Ernst Ruska a inžinier Max Knoll už v roku 1931 a v skutočnosti ukázali, že takýto princíp naozaj funguje.

Už o dva roky získali zväčšenie väčšie, ako dosahovali dobové optické mikroskopy. Dnes ich prístroj vyzerá predpotopne, nevraviac o schopnostiach. Zariadenie na STU totiž dokáže zväčšovať až miliónkrát – stáť vlastne ostáva až pred dverami do ríše atómov. Na to by vedci už potrebovali iný typ elektrónového mikroskopu.

„Ten náš rastruje, prechádza po vzorke zhora,“ vysvetľuje Vojs. „No robí to tak rýchlo, že to podobne ako v prípade televízie vôbec nevidíme.“

Ten druhý typ, takzvaný transmisný elektrónový mikroskop sa pozerá v reze. Elektróny tu prechádzajú cez vzorku a odborníci sa tak dokážu pozrieť „do vnútra“ vecí. Ruska v tridsiatych rokoch vytvoril práve tento typ mikroskopu.

Práca s elektrónovým mikroskopom je však pre vedcov iba prostriedkom, nie cieľom.

Vzrušujúci výlet do mikrosveta totiž v skutočnosti slúži ako nástroj na analýzu a kontrolu: vedci vďaka tomu vytvárajú lepšie senzory na analyzovanie znečistenia odpadových vôd, nové materiály vhodné pre zdravotníctvo a nové elektronické štruktúry.

„Cieľom je vyskúmať, či jestvujú modifikácie materiálov, ktoré majú nejaké nové zaujímavé vlastnosti,“ uzatvára Vojs. „Potom je to už iba otázka patentov.“

Výskum bol realizovaný vďaka podpore v rámci OP Výskum a vývoj pre projekt „Podpora dobudovania Centra excelentnosti pre smart technológie, systémy a služby II“ (Smart II), ITMS 26240120029, spolufinancovaného zo zdrojov Európskeho fondu regionálneho rozvoja.

Najčítanejšie na SME Tech


Inzercia - Tlačové správy


  1. Dobrý internet v meste i na vidieku. Dostupný je takmer všade
  2. Na tieto veci sa oplatí myslieť pred odchodom na dovolenku
  3. Volkswagen Golf: Odpoveď na takmer všetky otázky
  4. Vietnam: Krajina, ktorá rozmazná jedlom a uchváti históriou
  5. Investícia do dlhopisov s fixným výnosom 6,25 - 7,25 % p.a.
  6. I cez prázdniny testujte elektrobicykle
  7. 5 dôvodov, prečo sa prihlásiť na konferenciu ENERGOFÓRUM®
  8. V meste či mimo mesta, stále s kvalitným internetom
  9. Máte už vybranú dovolenku na júl?
  10. Chcete vedieť všetko o vašej krvi? Čaká vás 6000 typov vyšetrení
  1. Funguje predaj realít aj bez maklérov?
  2. BILLA a ÚNSS skontrolovali zrak 10 380 slovenským deťom
  3. Dobrý internet v meste i na vidieku. Dostupný je takmer všade
  4. Na tieto veci sa oplatí myslieť pred odchodom na dovolenku
  5. Borguľa žiada vyrúbenie dane pre americkú ambasádu
  6. Stanovisko Klubu pre BA k mimoriadnemu rokovaniu zastupiteľstva
  7. Vietnam: Krajina, ktorá rozmazná jedlom a uchváti históriou
  8. Volkswagen Golf: Odpoveď na takmer všetky otázky
  9. Investícia do dlhopisov s fixným výnosom 6,25 - 7,25 % p.a.
  10. Ako zariadiť malú kúpeľňu?
  1. Vietnam: Krajina, ktorá rozmazná jedlom a uchváti históriou 9 145
  2. Volkswagen Golf: Odpoveď na takmer všetky otázky 8 041
  3. Na tieto veci sa oplatí myslieť pred odchodom na dovolenku 2 829
  4. Dobrý internet v meste i na vidieku. Dostupný je takmer všade 2 620
  5. Chcete vedieť všetko o vašej krvi? Čaká vás 6000 typov vyšetrení 2 480
  6. I cez prázdniny testujte elektrobicykle 2 238
  7. Máte už vybranú dovolenku na júl? 1 694
  8. V meste či mimo mesta, stále s kvalitným internetom 1 263
  9. Zvládnete tento test o jablkách a cideroch? Otestujte sa 1 122
  10. Cestujte intenzívnejšie s poznávacími zájazdmi 1 009

Téma: Víkend


Hlavné správy zo Sme.sk

SVET

Vitajte vo Wakaliwoode. Afrika má Chucka Norrisa a točí filmy, ako nik iný

Ugandský režisér točí legendárne kung-fu komédie. V Afrike a takmer zadarmo.

AUTO

Čo robiť, keď zastanete v kolóne na diaľnici

Nevystupujte z auta a nezaťahujte ručnú brzdu.

Neprehliadnite tiež

Test: Vyskúšali sme Nokie s Androidom, zaujmú hlavne cenou

Znovuzrodená značka začína opatrne, modely Nokia 3 a 5 patria do rúk menej náročným.

Google ponúkne v mobilnom vyhľadávači obsah, zahrá sa na Facebook

Ak si chcete čosi prečítať, nemusíte hľadať. Google sa pozrie do histórie vašich záujmov.

Banky začnú v mobiloch snímať dúhovky

Pozriete sa do mobilu a máte prístup k účtu. Biometria nahradí zdĺhavé heslá a kódy.