نجح باحثون، في التقاط الصورة الأعلى دقة على الإطلاق للذرات الفردية، عبر تكبيرها حوالي 100 مليون مرة.
وقد تم ضبط هذه الصور بدقة في الواقع، لافتين إلى أن التشويش المتبقي في اللقطة، هو فقط نتاج الاهتزاز الحراري للذرات نفسها.
وتتضمن طريقة التصوير التي استخدمها الفريق تقنية تسمى "ptychography"، إطلاق الحزمة المكونة من الإلكترونات، بشكل متكرر من خلال كائن مثير للاهتمام، وإن كان ذلك من موضع مختلف قليلاً في كل مرة.
ومن خلال مقارنة الأنماط المختلفة المتداخلة التي تشكلها الحزمة المبعثرة، يمكن للخوارزمية إعادة بناء الكائن المستهدف بدقة كبيرة.
وهذا الإنجاز الذي حققه فريق جامعة كورنيل الأمريكية، مبني على سجلهم السابق، الذي تم تسجيله في عام 2018، والذي استخدم كاشفًا جديدًا لمضاعفة دقة المجهر الإلكتروني 3 مرات.
وكان الإعداد السابق محدودًا، لأنه كان بإمكانه فقط تصوير عينات بالغة الرقة، عينات قليلة السُمك فقط من الذرات.
ومع ذلك، فإن إدخال كاشف مصفوفة البكسل الجديد، والذي يتضمن خوارزميات إعادة بناء ثلاثية الأبعاد أكثر تقدمًا، مكّن من التقاط وتحسين الصور.
ويشرح الفريق أن هذه الخطوة تنتج صورة ذات دقة على مستوى البيكومتر، أو واحد على تريليون من المتر.
وقال مؤلف الورقة البحثية "ديفيد مولر": "هذا لا يسجل رقمًا قياسيًا جديدًا فقط، فلقد وصل إلى نظام سيكون فعليًا حدًا نهائيًا للحل، يمكننا الآن بشكل أساسي معرفة مكان وجود الذرات بطريقة سهلة للغاية".
وأضاف: "هذا يفتح الكثير من إمكانيات القياس الجديدة للأشياء التي أردنا القيام بها لفترة طويلة جدًا، كما أنه يحل مشكلة طويلة الأمد - التراجع عن التشتت المتعدد للحزمة في العينة - التي منعتنا من القيام بذلك في الماضي".
وتابع "مولر": "نحن نطارد أنماط البقع التي تشبه إلى حد كبير أنماط مؤشر الليزر التي تفتن بها القطط بشكل متساوٍ، ومن خلال رؤية كيف يتغير النمط، يمكننا حساب شكل الكائن الذي تسبب في هذا النمط".
وفي الوقت الحالي، أقر الفريق بأن طريقة التصوير تستغرق وقتا طويلا وتتطلب الكثير من الناحية الحسابية، لكن التقدم في أجهزة الكمبيوتر والكاشف في المستقبل سيكون لديه القدرة على تسريع العملية.
