اقرأ في هذا المقال
يستخدم المجهر الإلكتروني حزمة من الإلكترونات وخصائصها الشبيهة بالموجات لتكبير صورة الجسم، على عكس المجهر الضوئي الذي يستخدم الضوء المرئي لتكبير الصور.
ما هو المجهر الإلكتروني
تسمح ميكانيكا الكم بقياس وجود كائن دون لمسه، وهو ما يُعرف بالقياس الخالي من التفاعل، ولقد أراد العلماء تطوير مجهر إلكتروني بناءً على مبدأ القياس للتغلب على ضرر الإشعاع الضار ليصبح مجهر إلكتروني الكم.
المجهر الإلكتروني الكمي المقترح (QEM) من أجل تنفيذ محتمل، قد يتيح تصوير العينات البيولوجية بجرعات إشعاعية صغيرة جدًا بحيث لا تكون قاتلة، حيث ستعتمد الأداة على مبدأ القياس غير المدمر الخالي من التفاعل والذي تم إثباته باستخدام الفوتونات، ولكن لا يزال يتعين إثباته مع الإلكترونات.
حيث يسعى برنامج التطوير إلى النهوض بحالة المعرفة من أجل تقييم واقعية مثل هذه الأداة، وفي السنوات الأخيرة ظهرت مناهج جديدة تسمح بمستويات غير مسبوقة من التحكم في الحركة الكمومية للإلكترونات في الفضاء الحر.
حيث يسعى العلماء إلى استغلال هذه الأساليب لتقديم عروض إثبات المبدأ لمبدأ قياس (IFM)، إذ يتوقع أن يكون لهذه التجارب التأسيسية تأثير تقني يتجاوز الفحص المجهري، على سبيل المثال تسمح امتدادات مبدأ (IFM) بالتشابك الخاضع للرقابة لوظائف الموجات الإلكترونية مما يتيح على سبيل المثال عرض (CNOT) الحر القائم على الإلكترون.
ما هي أهمية المجهر الإلكتروني في دراسة الفيزياء: من خلال السماح للعلماء بمشاهدة عينات من مواد مختلفة عند التكبير يكشف الفحص المجهري التفاصيل التي كانت غير مرئية سابقًا، حيث أدى استخدام المجاهر إلى اكتشاف الخلية والعضيات بداخلها، وكلاهما مفهومان حاسمان في مجال علم الأحياء بالإضافة إلى العديد من الاكتشافات الأخرى.
المجهر الإلكتروني الكمي للتحليل النانوي
تتمثل أحد الأهداف المهمة لبيولوجيا الأغشية في تحديد عدم التجانس المحلي لتكوين دهون الغشاء، حيث يصف العلماء طريقة مجهرية إلكترونية كمية تمكن من توطين الدهون الغشائية المحددة على مقياس نانومتر.
تتضمن الطريقة تجميد الخلايا بسرعة لإيقاف الحركة الجزيئية وتحقيق الاستقرار المادي لجزيئات الغشاء في النسخة المتماثلة للتجميد والكسر عن طريق ترسيب طبقات البلاتين والكربون المتبخرة ووضع العلامات باستخدام تحقيقات محددة للرصد الإلكتروني المجهري.
وبالتالي يمكن تصنيف الدهون في كل من منشورات الأغشية الخارجية والداخلية، حيث يمكن تحليل توزيعاتها كميًا بالطرق الإحصائية، إذ أن الميزة الرئيسية لهذه الطريقة هي أنها لا تتطلب التعبير عن مجسات اصطناعية، لذلك يمكن تطبيق هذه الطريقة على أي خلية في المختبر أو في الجسم الحي.
تصاميم المجهر الكتروني الكمي
من النتائج المذهلة لميكانيكا الكم أنها تسمح باكتشاف الهدف باستخدام مسبار الحادث مع احتمال ضئيل فقط لتفاعل المسبار والهدف، ويمكن تطبيق هذه الغرابة الكمية في مجال الفحص المجهري الإلكتروني لتوليد صور لعينات حساسة للشعاع مع تقليل الأضرار التي لحقت بالعينة بشكل كبير.
إن تقليل الضرر الناجم عن الحزمة للعينات له أهمية كبيرة بشكل خاص إذا كان يمكن أن يتيح تصوير العينات البيولوجية بدقة ذرية، فباتباع اقتراح حديث مفاده أن القياسات الخالية من التفاعل ممكنة مع الإلكترونات يقوم العلماء بتحليل صعوبات بناء مجهر إلكتروني خالٍ من التفاعل الذري أو مجهر إلكتروني كمومي.
حيث يتطلب المجهر الإلكتروني الكمومي عددًا من المكونات الفريدة غير الموجودة في المجاهر الإلكترونية التقليدية، إذ تشتمل هذه المكونات على فاصل شعاع إلكتروني متماسك أو مقرن ثنائي الحالة وهيكل مرنان للسماح لكل إلكترون باستجواب العينة عدة مرات، وبالتالي دعم احتمالات نجاح عالية لاكتشاف العينة بدون تفاعل.
يتم تقديم تصميمات أنظمة مختلفة هنا، والتي تستند إلى أربعة خيارات مختلفة لمقارنات ثنائية الحالة، وهي بلورة رقيقة ومرآة شبكية وموجة ضوئية واقفة وإمكانية زائفة كهروديناميكية، حيث يتم تحديد التحديات التي تواجه التصميم البصري الإلكتروني المفصل على أنها اتجاهات مستقبلية للتنمية، في حين استنتج أنه ينبغي أن يكون من الممكن بناء مجهر إلكتروني كمي ذو دقة ذرية.
يتم استخدام المجهر الإلكتروني ميكانيكا الكم عن طريق إطلاق الإلكترونات من خلال العينة، وتلك التي تمر عبرها يتم جمعها على الجانب الآخر بواسطة شاشة فلورية مما يؤدي إلى تكوين صورة مكبرة، ولقد كان اكتشاف المجهر الإلكتروني ذو أهمية كبيرة، لأنها قد جاوزت العديد من قيود المجاهر الضوئية مع دقة محسّنة تجعل من الممكن رؤية الأشياء المجهرية مثل الذرات.
