هرچه خواستی

گروهي از دانشمندان آلماني و فرانسوي با استفاده از پرتو اشعة ايکس تصاويري تهيه کرده‌اند که دقت آنها در ميان تصاوير گرفته‌شده با نور، بي‌سابقه است. اين تصوير، عکسي با تفکيک‌پذيري پنج نانومتر است که از يک ذرة صد نانومتري طلا گرفته شده که بر روي يک زيرلايه قرار داده شده‌است. بر خلاف ساير روش‌ها، تصويربرداري اشعة ايکس در حضور ميدان‌هاي مغناطيسي قوي قابل‌ استفاده بوده و در کاربردهاي درون محيط‌هاي زيستي همانند فراورش شيميايي استفاده مي‌شود.

دستيابي به يک لنز «خوب» براي تصويربرداري با اشعة ايکس يک چالش بزرگ براي سازندگان است؛ زيرا کيفيت چنين لنزي بايد هزار برابر بهتر از کيفيت لنزهاي يک دوربين يا ميکروسکوپ نوري باشد. به همين دليل، تا امروز از قابليت تصويربرداري بسيار دقيق با اشعة ايکس، به‌طور کامل بهره‌برداري نشده‌است.

راهکار مورد استفاده در اين زمينه، اين است که به ‌هيچ ‌وجه از لنز براي ضبط تصاوير استفاده نشود. در اين راهکار جديد، اشيا با يک پرتو نوري روشن شده و تنها نورِ «پراشيده‌شده(diffracted)»، ضبط مي‌گردد. پراشيدن، پراکندگي نور از لبه‌هاي تيز و موانع کوچک است. اگر نور خصوصيات ليزرمانند ويژه‌اي داشته باشد پراش، يک الگوي منظم ايجاد مي‌كند که با استفاده از آن و با بهره‌گيري از يک برنامة رايانه‌اي مي‌توان شکل اشيا را بازسازي کرد. بسياري از شتاب‌دهنده‌هاي سينکروترون در سطح دنيا از اين روش که «تصويربرداري پراش اشعة ايکس همدوس» ناميده مي‌شود، استفاده مي‌کنند؛ اما شدت و کيفيت پرتوهاي اشعة ايکسِ همدوس، تفکيک‌پذيري را به ۳۰ تا ۴۰ نانومتر محدود مي‌کنند.

اين گروه که شامل محققاني از دانشگاه فني درسن در آلمان و ESRF در گرنوبلِ فرانسه است، يک گام بزرگ به جلو برداشته‌اند: آنها توانسته‌اند تا تفکيک‌‌پذيري را از چند ده نانومتر به پنج نانومتر ارتقا دهند. اين تفکيک‌پذيري صد برابر بهتر از تفکيک‌پذيري‌اي است که با يک ميکروسکوپ نوري بسيار خوب قابل دستيابي است. آنها در اين راه، کيفيت و شدت پرتو اشعة ايکس همدوس را ارتقا داده و پرتوي با انرژي15/25کيلوالکترون ‌ولت را به شکل مدادي درآوردند که نوک آن تنها صد نانومتر قطر داشت. پس از تابش اين پرتو بر روي يک نانوذرة منفرد به مدت ده دقيقه، يک الگوي پراشِ دقيق به دست آمده و به کمک آن تصوير نانوذره بازسازي گرديد.

اين روش، غير مخرب است و مي‌تواند شکل، اندازه، کرنش و ترکيب شيميايي نانوساختارهاي مجزايي چون نقاط کوانتومي درون نيمه‌رساناها را تعيين کند. در آينده نيز روش‌هاي آشکارسازي ارتقايافته و چشمه‌هاي ليزرِ بدونِ الکترون، امکان تصويربرداري از ماکرومولکول‌هاي زيستي را که به آسيب‌هاي تشعشعي بسيار حساسند، فراهم مي‌آورند.

ساير روش‌هايي که به دقت نانومتري دست يافته‌اند، داراي محدوديت‌هاي خاص خود هستند؛ به‌عنوان مثال TEM که بالاترين تفکيک‌پذيري را داراست، نيازمند نمونه‌هاي نازکي است که لزوماً بايد در خلأ قرار گيرند. روش‌هاي اشعة ايکس تقريباً در هر محيطي قابل استفاده‌اند و براي مطالعة چگونگي تغييراتِ يک نمونه در يک محيط نيز مناسب هستند. هم‌اکنون اين گروه قصد دارد تا تفکيک‌پذيري را باز هم ارتقا داده، از اين روش در پاسخ‌گويي به برخي از سؤالات علمي دنياي واقعي بهره بگيرد.