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. Recenzie.sme.sk udelili 60 certifikátov Ocenený expertmi
  2. 5 krokov k vlastnému bývaniu
  3. Nový Volkswagen Arteon sa predstaví na bratislavskom autosalóne
  4. Last minute dovolenka sa dá kupiť výhodne už teraz
  5. Legendárna Štefánka opäť ožíva pod sieťou Pulitzer family
  6. Päť tipov, kam na predĺžený víkend v máji
  7. Inteligencia vo všetkom
  8. Volvo V90 Cross Country je pripravené na každé dobrodružstvo
  9. Continental spúšťa dlhodobý test pneumatík s vodičmi z Facebooku
  10. Čo sa môže stať, keď šetríte na zateplení?
  1. Nový Volkswagen Arteon sa predstaví na bratislavskom autosalóne
  2. Advokáti budú v stredu bezplatne radiť v 8 mestách
  3. Last minute dovolenka sa dá kupiť výhodne už teraz
  4. Apartmány s výnosom až 4% v lyžiarskom stredisku Obergurgl
  5. Finále súťaže CEWE Fotokniha roka 2016
  6. Legendárna Štefánka opäť ožíva pod sieťou Pulitzer family
  7. Východniari investujú do bývania spomedzi regiónov najviac
  8. Recenzie.sme.sk udelili 60 certifikátov Ocenený expertmi
  9. Rodinná dovolenka v Burgenlande
  10. 5 krokov k vlastnému bývaniu
  1. Legendárna Štefánka opäť ožíva pod sieťou Pulitzer family 22 607
  2. Päť tipov, kam na predĺžený víkend v máji 9 037
  3. Nové auto alebo radšej jazdenka? 9 rád pre správne rozhodnutie 8 604
  4. Last minute dovolenka sa dá kupiť výhodne už teraz 7 506
  5. 5 krokov k vlastnému bývaniu 4 168
  6. Volvo V90 Cross Country je pripravené na každé dobrodružstvo 4 000
  7. Moderný bungalov očami mladých architektov 1 907
  8. Rodinná dovolenka v Burgenlande 1 800
  9. Continental spúšťa dlhodobý test pneumatík s vodičmi z Facebooku 1 600
  10. Inteligencia vo všetkom 1 542

Téma: Víkend


Hlavné správy zo Sme.sk

SVET

Le Penová nie je Trump. Prečo sa prieskumy tentoraz nezmýlia

Agentúry nepredpovedali víťazstvo Trumpa ani brexit, vo Francúzsku by sa však už nemali mýliť.

SVET

Až teraz sa začína boj o Európu. Le Penová sa na Macrona teší

Macron vidí Francúzsko ako krajinu, ktorá má všetko.

KOMENTÁRE

Prečo prežívame v napätí francúzske voľby

O čo pôjde v druhom kole prezidentských volieb?

KOMENTÁRE

Hľadá sa dodatočný argument pre operáciu Gaulieder II

V demokraciách odvolávajú opoziční politici (trebárs) ministra vnútra.

Neprehliadnite tiež

Odhalili katastrofu, ktorá mohla stvoriť moderného človeka

Vďaka nákresom z najstaršieho zachovaného chrámu vedci určili, kedy Zem zasiahla obrovská kométa.

Test: Huawei P10 je skvelý fotomobil, ktorému chýbajú inovácie

Čínsky výrobca ponúka ďalší vynikajúci smartfón, no za cenu, ktorú si nezaslúži.

Čínska vesmírna loď sa spojila so stanicou na obežnej dráhe

Peking má ambíciu vyslať podobné výskumné vozidlo aj na Mars.

DETSKÁ RUBRIKA

Somáre sú na ťažkú prácu ako stvorené, našu ľútosť nepotrebujú

Osly si obľúbila aj egyptská vládkyňa Kleopatra, ktorá sa údajne kúpala v ich mlieku.


Už ste čítali?

Domov NajnovšieNajčítanejšieDesktop