ความไวของกล้องจุลทรรศน์แบบส่องกราดอุโมงค์จะดีขึ้นถึง 50 เท่า เมื่อปลายปกติของกล้องจุลทรรศน์ถูกแทนที่ด้วยตัวนำยิ่งยวด เทคนิคนี้พัฒนาโดยนักวิจัย ในเมืองคีล ประเทศเยอรมนี สามารถให้ข้อมูลรายละเอียดในระดับที่ไม่เคยมีมาก่อนเกี่ยวกับโมเลกุลบนพื้นผิวของวัสดุ ข้อมูลดังกล่าวสามารถช่วยนักวิทยาศาสตร์ในการทดสอบและปรับปรุงวิธีการทางทฤษฎีเพื่อความเข้าใจและแม้กระทั่งการทำนาย
คุณสมบัติ
ของวัสดุหัวหน้าทีมอธิบายว่า แม้ว่าเครื่องสเปกโทรสโกปีแบบสั่นจะถูกใช้เป็นประจำเพื่อตรวจสอบคุณสมบัติและปฏิสัมพันธ์ของโมเลกุล แต่เทคนิคส่วนใหญ่ยังขาดความละเอียดเชิงพื้นที่และความไวในการตรวจวัดโมเลกุลเดี่ยว ในขณะที่ไม่ยืดหยุ่นในทันเนลสเปกโทรสโกปี (IETS)
ด้วยกล้องจุลทรรศน์อุโมงค์สแกน (STM) ไม่ประสบปัญหานี้ ขนาดสัญญาณขนาดเล็กของ IETS แบบเดิมได้จำกัดจำนวนของโหมดการสั่นที่สามารถสังเกตได้ในโมเลกุลด้วย 1 หรือ 2 โหมดจาก 3 N (โดยที่Nคือจำนวนอะตอมในโมเลกุล) ซึ่งเป็นค่าสูงสุดโดยทั่วไป มากมายของโหมด
“เทคนิคใหม่ของเราเพิ่มความไวของ STM จนถึงตอนนี้ถึง 50 ปัจจัย และผลที่ตามมาคือเราเห็นโหมดต่างๆ มากมาย” กล่าวกับ “ในขณะเดียวกันก็หลีกเลี่ยงขีดจำกัดความละเอียดของ IETS ทั่วไป ทำให้เราสามารถให้ข้อมูลโดยละเอียดเกี่ยวกับโหมดการสั่นของโมเลกุลและวิธีที่โหมดเหล่านี้เปลี่ยนแปลง
เมื่อมีปฏิสัมพันธ์กับสภาพแวดล้อมของโมเลกุล” นักวิจัยทำการทดลองในสุญญากาศสูงพิเศษด้วย STM ที่ทำงานที่อุณหภูมิ 2.3 และ 4.2 เค สำหรับวัสดุตัวอย่าง พวกเขาเลือกที่จะศึกษาตะกั่ว-พทาโลไซยานีน (PbPc) บนพื้นผิวของตะกั่วยิ่งยวด ตัวอย่างนี้ให้คุณสมบัติที่คมชัดที่เรียกว่าเรโซแนนซ์
ที่เกิดขึ้นเมื่อสปินเฉพาะที่ซึ่งนักวิจัยเตรียมไว้ในโมเลกุลทำปฏิกิริยากับตัวนำยิ่งยวด ในกรณีนี้คือสารตั้งต้นตะกั่ว เนื่องจากส่วนปลายยังเป็นตัวนำยิ่งยวดด้วย จึงช่วยเพิ่มจุดสูงสุดของสัญญาณที่ค่อนข้างคมชัด ซึ่งเรียกว่าจุดสูงสุดของการเชื่อมโยงกัน อิเล็กตรอนข้ามเขต “ต้องห้าม”เมื่อ และเพื่อนร่วมงาน
ใช้แรงดัน
ไฟฟ้าที่เหมาะสมกับกล้องจุลทรรศน์ อิเล็กตรอนจากจุดสูงสุดในปลายอุโมงค์จะทะลุไปยังจุดสูงสุดของ ในตัวอย่าง ในการทำเช่นนั้น อิเล็กตรอนต้องข้ามบริเวณที่เรียกว่า “ต้องห้าม” ขณะที่พวกมันเจาะทะลุระหว่างส่วนปลายกับพื้นผิว และพวกมันมาถึงด้วยพลังงานน้อยกว่าที่เริ่มต้น ความแตกต่างของพลังงาน
นี้มาจากการกระตุ้นการสั่นสะเทือนของโมเลกุล PbPc และสามารถกำหนดได้จากการเปลี่ยนแปลงของสื่อนำไฟฟ้าของระบบ เมื่อใช้เทคนิคนี้ นักวิจัยสามารถเพิ่มสัญญาณ (เมื่อเทียบกับการขุดอุโมงค์ระหว่างพื้นผิวปกติที่ไม่มีตัวนำยิ่งยวดสองพื้นผิว) โดยปัจจัยที่เกี่ยวข้องกับผลคูณของความสูงสูงสุดทั้งสอง
กล่าวว่า เนื่องจากการทดลองเกิดขึ้นที่อุณหภูมิเย็นจัด การใช้งานเบื้องต้นของเทคนิคนี้จะอยู่ในวิทยาศาสตร์พื้นฐาน Berndt กล่าว “เทคนิคนี้จะสามารถให้ข้อมูลโดยละเอียดเกี่ยวกับโมเลกุลที่พื้นผิวในแบบที่ไม่เคยมีมาก่อน” เขาอธิบาย “มันยังช่วยให้เราเข้าใจปฏิสัมพันธ์ระหว่างโมเลกุลได้ดีขึ้น
ซึ่งมีความสำคัญต่อกระบวนการต่างๆ เช่น การประกอบตัวเอง และคุณสมบัติต่างๆ เช่น ความเป็นแม่เหล็ก”ทีมงานกำลังพยายามขยายวิธีการนี้ไปยังโมเลกุลประเภทอื่นๆ Berndt กล่าวว่า “เราจะพยายามทำความเข้าใจความเข้มสเปกตรัมของโมเลกุลการสั่นสะเทือนต่างๆ ในโมเลกุลเหล่านี้ “ปัจจุบัน
การสร้างแบบจำลองสามารถสร้างโหมดพลังงานได้ค่อนข้างดี แต่ความเข้มแทบจะไม่ตรงกับข้อมูลการทดลอง เราคิดว่าเวลาที่อิเล็กตรอนใช้ในโมเลกุลระหว่างกระบวนการขุดอุโมงค์อาจมีบทบาท แต่จนถึงขณะนี้ยังเป็นการคาดเดา ไม่ว่าในกรณีใด การอธิบายถึงความเข้มข้นจะเป็นสิ่งที่ยั่วเย้าให้แตกร้าว”
วิธีคิดแบบนี้
สามารถนำไปสู่ปัญหาที่ JWST เผชิญและก่อให้เกิดได้ ยิ่งการออกแบบภารกิจมีความซับซ้อนมากขึ้น เครื่องมือและความสามารถที่คุณอยากให้มีนั้นคุ้มค่ามากขึ้นเท่านั้น ซึ่งหมายความว่ามันจะมีราคาแพงขึ้นและใช้เวลาพัฒนานานขึ้น “ทั้งหมดนี้ทำให้เรากลับเข้าสู่วงจรอุบาทว์นี้ของผู้ชนะ” คาห์นกล่าวต่อ
แฮร์ริสันเห็นด้วย โดยย้ำว่าการสำรวจทศนิยมครั้งใหม่นี้เป็นความพยายามที่จะพยายามเปลี่ยนแปลงแนวทางดาราศาสตร์ของสหรัฐฯ “สำหรับการสำรวจทศวรรษที่ผ่านมา นี่คือสิ่งสำคัญอันดับหนึ่ง เราจำเป็นต้องทำไม่ว่าจะต้องแลกด้วยอะไรก็ตาม ไม่ใช่แนวทางที่มีความรับผิดชอบ” เธอกล่าว
ในความพยายามที่จะต่อต้านสิ่งนี้ การสำรวจเมื่อเร็วๆ นี้ได้สร้างข้อเสนอใหม่จำนวนหนึ่ง หนึ่งในนั้นคือแนวคิดที่ว่าภารกิจควรได้รับการออกแบบให้สอดคล้องกับลำดับความสำคัญของวิทยาศาสตร์โดยเฉพาะ แทนที่จะปล่อยให้แนวคิดของภารกิจหนีไปเองโดยอ้างคำพูดของคาห์น
ตัวอย่างเช่น หนึ่งในคำถามทางวิทยาศาสตร์ที่สำคัญที่คณะของคาห์นพิจารณาคือวิธีที่หลุมดำมวลมหาศาลที่แอคทีฟในกาแลคซีฝุ่นควันที่อยู่ห่างไกลมีอิทธิพลต่อการก่อตัวดาวฤกษ์ การสะสมของสสารบนหลุมดำดังกล่าวจะสามารถตรวจจับได้ด้วยกล้องโทรทรรศน์รังสีเอกซ์เชิงมุมที่มีความละเอียดสูง
ในขณะที่ภารกิจสเปกโทรสโกปีอินฟราเรดไกลจะสามารถมองผ่านฝุ่นและสำรวจเส้นสเปกตรัมเฉพาะที่เกี่ยวข้องกับการก่อตัวดาวฤกษ์และข้อเสนอแนะจาก ลมหลุมดำ ความหวังคือภารกิจทั้งสองสามารถเปิดตัวได้ภายในเวลาไม่กี่ปีของอีกภารกิจหนึ่ง และดำเนินการอย่างพร้อมเพรียงกัน
อย่างไรก็ตาม ภารกิจเหล่านี้จะเป็นอย่างไรนั้นยังคงลอยอยู่ในอากาศก่อนการสำรวจทศวรรษ มีแนวคิดสองภารกิจคือหอดูดาวเอ็กซ์เรย์ลิงซ์และกล้องโทรทรรศน์อวกาศออริจินส์ซึ่งจะทำงานที่ความยาวคลื่นอินฟราเรดกลางถึงไกล โดยมีกระจกกล้องโทรทรรศน์ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางระหว่าง 6 ถึง 9 เมตร ค่าใช้จ่ายแต่ละอย่างคาดว่าจะมีมูลค่าประมาณ 5 พันล้านเหรียญสหรัฐ
Credit : สล็อตเว็บตรง100 / ดูหนังฟรี / 50รับ100
