طور الباحثون، مجهرًا رائدًا يلتقط حركة الإلكترونات بسرعة لم يسبق لها مثيل، يستخدم هذا الجهاز الجديد والذي أطلق عليه اسم "المجهر الذري"، ليزرًا وشعاعًا إلكترونيًا لتصوير الإلكترونيات بمعدل مذهل يبلغ 625 أتو ثانية - مليار جزء من المليار من الثانية، ويمثل هذا التقدم، الذي قاده الفيزيائي محمد حسن وفريقه في جامعة أريزونا، قفزة كبيرة إلى الأمام في القدرة على مراقبة وفهم السلوك الجزيئي بدقة ملحوظة.

التصوير الدقيق على المستوى الذري

يعد المجهر الذري تحسينًا للمجهر الإلكتروني النافذ التقليدي، والذي يستخدم حزم الإلكترون لتصوير أشياء صغيرة تصل إلى بضعة نانومتر، وفقًا لورقة البحث، وعلى عكس المجاهر التقليدية القائمة على الضوء، والتي تقيدها طول موجة الضوء، توفر حزم الإلكترون دقة أعلى بكثير، وهذا يسمح للعلماء بمراقبة هياكل دقيقة بشكل لا يصدق، مثل الذرات الفردية أو مجموعات الإلكترونات، بوضوح غير مسبوق.

ولتحقيق هذا المستوى غير المسبوق من التفاصيل، استخدم الباحثون الليزر لتقطيع شعاع الإلكترون إلى نبضات فائقة القِصَر، وتعمل هذه النبضات مثل مصراع الكاميرا، مما يتيح للمجهر التقاط لقطات للإلكترونات داخل ورقة من الجرافين كل 625 أوتوثانية، وعلى الرغم من أن التكنولوجيا الحالية لا تسمح بعد بتصوير الإلكترونات الفردية، إلا أنه يمكن تجميع الصور المجمعة لإنشاء فيلم متوقف الحركة يوضح كيف تتحرك مجموعة من الإلكترونات عبر جزيء.

إحداث ثورة في دراسة الإلكترونات

تقدم هذه التقنية للباحثين أداة جديدة قوية لدراسة ديناميكيات الإلكترون في مواد مختلفة، بما في ذلك تلك التي تشارك في التفاعلات الكيميائية أو حتى داخل الهياكل البيولوجية مثل الحمض النووي، إن فهم هذه العمليات على هذا النطاق الدقيق يمكن أن يؤدي إلى اختراقات في تطوير مواد جديدة وأدوية مخصصة.
ويشير حسن إلى أن المجهر يسد الفجوة بين البحث المختبري والتطبيقات في العالم الحقيقي، مما يوفر للعلماء فرصة لمراقبة ودراسة العالم الذري بطرق كانت مستحيلة في السابق.

ومن خلال توفير رؤية أكثر تفصيلاً لحركة الإلكترون، يمكن للمجهر أن يحدث ثورة في كيفية تعامل العلماء مع المشاكل المعقدة وحلها في كل من الكيمياء والبيولوجيا.