SME
Pondelok, 16. september, 2019 | Meniny má Ľudmila

Pozrite sa s nami cez elektrónový mikroskop

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

Kryštálik cukru.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. SEAT vyriešil problém s bezpečnosťou bezkľúčového prístupu
  2. Zázemie vo finančnom sektore je dôležité. Aj pre bývalého vojaka
  3. Vyberte si dovolenku na Silvestra už teraz
  4. Afrika, Ázia a Karibik: Exotické plavby s letenkou a sprievodcom
  5. Kupujete si SUV do mesta? Oplatí sa benzín, diesel alebo hybrid?
  6. V prvom roku fixný výnos až 8,5 % ročne
  7. Predaj firmy jednoducho a bezpečne
  8. Osem cestovateľských tipov, kam sa vybrať cez jesenné prázdniny
  9. Vynovený VW Passat: Stovky drobností
  10. Ako si správne sporiť v čase nízkych úrokov?
  1. Vyberte si dovolenku na Silvestra už teraz
  2. Tepelné čerpadlo - v lete schladí, v zime ohreje
  3. Košický magistrát chce spravovať verejný cintorín a krematórium
  4. Afrika, Ázia a Karibik: Exotické plavby s letenkou a sprievodcom
  5. Koliba Expo pripravuje pripravuje novú ponuku špecialít
  6. Kupujete si SUV do mesta? Oplatí sa benzín, diesel alebo hybrid?
  7. Návod na renováciu starých rodinných domov
  8. Spoločnosť HORNBACH otvorila svoju štvrtú predajňu na Slovensku
  9. SEAT vyriešil problém s bezpečnosťou bezkľúčového prístupu
  10. Pozrite sa, kde všade je vhodná fúkaná izolácia
  1. Máte bolesti hlavy či depresie? Vinníkom môže byť intolerancia 10 011
  2. Osem cestovateľských tipov, kam sa vybrať cez jesenné prázdniny 8 629
  3. Kupujete si SUV do mesta? Oplatí sa benzín, diesel alebo hybrid? 8 611
  4. Ako si správne sporiť v čase nízkych úrokov? 8 557
  5. Vyhrajte cestu okolo sveta 6 683
  6. Afrika, Ázia a Karibik: Exotické plavby s letenkou a sprievodcom 5 292
  7. V prvom roku fixný výnos až 8,5 % ročne 4 822
  8. Last minute tipy: Top ponuky na koniec leta 4 784
  9. Ako fungujú platby mobilom? Bezpečnosť majú na prvom mieste 4 459
  10. Najlepší slovenský výčapník má 22 rokov. Čapovať ho učila žena 4 433

Téma: Víkend


Hlavné správy zo Sme.sk

Ilustračné foto
Podcast Dobré Ráno
Komentár Petra Schutza

Nejaké nové miliardy pre Erdogana by sa mali nájsť

Ešte jedna hystéria má predpoklady vypáliť aj škaredšie než v 2015.

Peter Schutz
Budova Astórie v Bratislave.

Neprehliadnite tiež

Záber na Mliečnu cestu s dvomi bublinami rádiového žiarenia, ktoré vyčnievajú z oboch strán galaxie. Majú tvar ako presýpacie hodiny. Mliečnu cestu predstavuje horizontálna línia uprostred. Jej najžiarivejší bod ukrýva supermasívnu čiernu dieru. Na zábere vidno aj niekoľko vlákien plynu, ktoré zrejme vznikli spolu s bublinami.
Podcast Klik

Klik: Prečo je sklamanie z Applu dobrý biznis

Komentovaný prehľad technologických správ.

Podcast Klik denníka SME.

Mortal Kombat 11 aj Doom 1. Čo si zahrať cez víkend?

Od hororového mesta cez deštrukčné preteky až po tri klasiky.