Fizikai iš Kalifornijos universiteto, esančio San Diege, sukūrė naujos rūšies rentgeno mikroskopą, kuris gali prasiskverbti giliai į medžiagą, kaip Supermeno rentgeno žvilgsnis, ir pamatyti mažiausias daleles vieno nanometro (vienos bilijoninės metro dalies) masteliu.
Fizikai iš Kalifornijos universiteto, esančio San Diege, sukūrė naujos rūšies rentgeno mikroskopą, kuris gali prasiskverbti giliai į medžiagą, kaip Supermeno rentgeno žvilgsnis, ir pamatyti mažiausias daleles vieno nanometro (vienos bilijoninės metro dalies) masteliu.
Bet tai ne viskas. Neįprasčiausia, kad šiame naujame rentgeno mikroskope vaizdai gaunami ne lęšiais, bet naudojant galingą kompiuterinę programą.
Mokslininkai atspausdino savo darbą „Proceedings of the National Academy of Sciences“ žurnalo elektroninėje versijoje. Jie parodė, kad ši kompiuterinė programa arba algoritmas, gali paversti difrakcinius vaizdus, gautus po rentgeno spindulių atspindžio, į aiškius vaizdus.
„Naudojama matematika yra pakankamai sudėtinga, – pasakė Kalifornijos universiteto fizikos profesorius Olegas Špyrko, kuris ir vadovavo mokslininkų grupei. – Parodėme, kad galime gauti medžiagos magnetinių sričių vaizdus nanometrų tikslumu. Kitais žodžiais tariant, mes matome magnetinę struktūrą nanolygmenyje nenaudodami lęšių.“
Vienas iš neatidėliotinų šio belęšio mikroskopo taikymų – tai būtų sukūrimas mažesnių duomenų saugojimo įrenginių kompiuteriams, kurie galėtų saugoti didesnius duomenų kiekius.
„Tai būtų didelė pagalba kuriant kietuosius diskus, kuriuose dabar magnetinis bitas disko paviršiuje užima apie penkiolikos nanometrų dydžio plotą, – paaiškino Erikas Fulertonas, kuris yra straipsnio bendraautorius bei Kaliforinijos universiteto San Diego Magnetinio užrašymo centro (Magnetic Recording Research) direktorius. – Ši nauja galimybė tiesiogiai pamatyti bitus bus neįkainojamas dalykas ateityje bandant išsaugoti didesnius duomenų kiekius.“
Atradimas taip pat galėtų būti nedelsiant pritaikytas kitose nanomokslo ir nanotechnologijų srityse.
„Norint padaryti pažangą nanomoksle bei nanotechnologijose, būtinai reikia suprasti kas vyksta medžiagoje nanomastelio lygmenyje, – pasakė Špyrko. – Norime sugebėti gaminti medžiagas kontroliuojant gamybos procesą. Bet tam reikia sugebėti pažvelgti į medžiagą nanomastelio lygmenyje. Pasiūlytas metodas leidžia tai daryti. Metodas leidžia pažiūrėti į medžiagą naudojant rentgeno spindulius.“
„Kadangi nėra lęšių, didžiulių magnetų supančių tiriamą pavyzdį ar kitos papildomos įrangos, kuri keičia nagrinėjamo pavyzdžio aplinką kažkokiu būdu, tai atlikti matavimus šiuo metodu yra daug paprasčiau“, – paaiškino Špyrko jų sukurto metodo pranašumus.
Špyrko laboratorijoje dirbantis studentas Ashish Tripathi sukūrė algoritmą, kuris veikia kaip rentgeno spindulių lęšis. Algoritmas, iš principo, veikia kaip kompiuterinė programa, kuri astronomų buvo naudojama paryškinti miglotus Hubble kosminiu teleskopu gautus vaizdus. Teleskopu gauti vaizdai būdavo neryškūs dėl teleskopų veidrodžių sferinės aberacijos. Vėliau veidrodžiai buvo sutaisyti pačiame kosmose. Panaši idėja naudojama astronomų, dirbančių su žemėje esančiais teleskopais, kurie naudoja adaptyvinę optiką, tai yra judančius kompiuterių valdomus veidrodžius, siekdami pašalinti žvaigždžių vaizduose gaunamus iškraipymus dėl atmosferos įtakos.
Bet Tripathi sukurtas metodas yra visiškai naujas. „Buvo padarytas didžiulis darbas, reikėjo atlikti įvairių modeliavimų didelį skaičių“, – pabrėžė Špyrko.
Bandydami savo mikroskopo galimybes, kaip giliai jis gali prasiskverbti ir gauti vaizdus nanolygmenyje, mokslininkai pagaminto sluoksniuotą plėvelę, sudarytą iš gadolinio ir geležies. Šios plėvelės šiuo metu yra plačiai tiriamos informacinių technologijų pramonėje, kuriant didesnės talpos, mažesnes ir greitesnes kompiuterių atmintis bei kietuosius diskus.
„Gadolinis ir geležis yra magnetinės medžiagos. Jei jas sujungsime į bendrą struktūrą, tai spontaniškai susiformuos magnetinės nanomatmenų dydžio sritys, – pasakė Špyrko. – Iš tikrųjų, susidarys magnetinės juostos.“
Stebint geležies ir gadolinio sluoksnius plėvelėje, jie atrodo panašūs į piršto atspaude matomas vinguotas vagas. Tokia pirmą kartą suteikta galimybė, pamatyti magnetines sritis nanolygmenyje, yra labai svarbi kompiuterių inžinieriams, bandantiems vis daugiau duomenų sukišti į vis mažesnius ir mažesnius kietuosius diskus. Kai medžiagoje sukuriamos vis mažesnės ir mažesnės magnetinės sritys, tai yra vis plonesnės ir plonesnės piršto atspaudo vagos, vis daugiau duomenų gali būti išsaugota mažesnėje medžiagos dalyje. „Tai galime padaryti mažindami magnetinio bito dydį“, – paaiškino Špyrko.
Tačiau metodas turėtų rasti savo panaudojimo nišas ne tik kompiuterinės inžinerijos srityje.
„Valdydami rentgeno spindulių energiją, mes galime nagrinėti įvairius medžiagoje esančius elementus, kurie yra labai svarbūs chemijoje, – pratęsė Špyrko. – Biologijoje šis metodas gali būti panaudotas tiriant virusus, ląsteles ir įvairių rūšių audinius. Tai galima daryti su žymiai geresne skiriamąja geba nei dabar gaunama su matoma šviesa.“
