علماء جامعة كورنيل يتمكنون من تصوير الذرات مكبرة 100 مليون مرة

صورة لذرات مادة براسيوديميوم الأورثوسكانديت (جامعة كورنيل)
صورة لذرات مادة براسيوديميوم الأورثوسكانديت (جامعة كورنيل)

تمكن فريق بحثي من "جامعة كورنيل" (Cornell University) الأميركية من إحراز رقم قياسي عالمي جديد بالتقاط صورة هي الأدق إلى الآن لذرات بلورات مادة تدعى "براسيوديميوم الأورثوسكانديت"؛ الأمر الذي يفتح الباب لتقنيات تصوير مستقبلية هائلة.

الذكاء الاصطناعي

وبحسب الدراسة -التي نُشرت في دورية "ساينس" (Science) وأُعلن عنها في بيان صحفي رسمي من الجامعة يوم 21 مايو/أيار الماضي- فإن هذا الفريق قد استخدم تقنيات مركبة تضم قدرات الميكروسكوبات الإلكترونية المعدلة من جهة، وقدرات الذكاء الاصطناعي من جهة أخرى.

وتمكن الفريق من تطوير آلية ذكية سُمّيت "تصوير الطي" (ptychography) تستطيع أن تجمع أجزاء الصورة ثلاثية الأبعاد وتضمها معا لبناء صورة دقيقة لا تحتوي إلا على القليل جدا من التشويش، والذي يمثل فقط الاهتزاز الحراري للذرات نفسها.

ومنذ نحو قرن مضى، كانت مشاكل تشتت الأشعة -الصادرة من أجهزة التصوير- على الذرات تمنع الباحثين من الحصول على صور دقيقة، لكن هذه التقنية المُستخدمة للذكاء الاصطناعي تتمكن من تتبع ودراسة كم هائل من الأشعة المشتتة، ومن ثم تتمكن من استخلاص صورة الذرات بأفضل دقة ممكنة.

وإضافة إلى ذلك -بحسب الدراسة- استخدم الباحثون مادة تتكون من ذرات ثقيلة، وبالتالي تتذبذب بمعدلات أقل، وعن طريق تبريد العينة ينخفض هذا التذبذب أكثر، ولكن من المعروف أنه حتى عند درجة حرارة الصفر تظل الذرات تعاني من تقلبات كمومية، وبالتالي لن يكون التحسن كبيرا جدا.

كانت مشاكل تشتت الأشعة على الذرات تمنع الباحثين من الحصول على صور دقيقة (بيكساباي)

سباق التقنية

وهذه ليست المرة الأولى التي يحقق فيها فريق جامعة كورنيل إنجازا من هذا النوع؛ حيث تمكنوا في عام 2018 من تحقيق أول رقم قياسي في هذا النطاق، لكنهم -خلال 3 سنوات- تمكنوا من تطوير تقنياتهم لتصل إلى دقة مضاعفة في عام 2021، فوصلت قدرتهم على التكبير إلى 100 مليون مرة.

وبحسب الدراسة، فإن هذا الإنجاز قد يكون مفيدا في نطاقات عدة، مثل تصوير ذرات أشباه الموصلات والمحفزات الكيميائية وخصائص المواد الكمومية، لغرض دراستها، وكثير من هذه المواد يستخدم في الحوسبة الكمومية.

من جانب آخر فإن تطبيق طريقة التصوير الجديدة -على الخلايا أو الأنسجة البيولوجية- يمكن أن يساعد على تحقيق فهم أفضل لعدة نطاقات في علوم البيولوجيا الجزيئية.

المصدر : مواقع إلكترونية

حول هذه القصة

توصلت “مجموعة أبحاث التصوير المجسم” في جامعة بريغهام يونغ الأميركية إلى إنشاء صور واقعية تماما، قادرة على التحرك في الهواء مثلها مثل الأجسام، التي نراها في حياتنا، وذلك باستخدام حزم ضوئية حقيقية.

2/6/2021
المزيد من علوم
الأكثر قراءة