Bilim dünyasında optik mikroskopların kapasitesini belirleyen ve ışığın dalga boyundan daha küçük noktaların görüntülenmesini engelleyen ‘kırınım sınırı’ tarih oluyor. Regensburg Üniversitesi'nden bir araştırma ekibi, ışığı kullanarak maddeyi neredeyse tek atom ölçeğinde incelemenin yolunu buldu.
Bu buluş, bugüne kadar optik mikroskoplar için imkansız kabul edilen bir seviye olan 0,1 nanometre çözünürlüğe ulaşılmasını sağladı. Gelişme, yarı iletkenlerden kuantum malzemelerine kadar pek çok endüstriyel alanda çığır açma potansiyeli taşıyor.
GELENEKSEL MİKROSKOPTAN 100 BİN KAT DAHA HASSAS
Araştırmada, sıradan bir sürekli dalga lazeri ve iğne kadar keskin bir metal uç kullanıldı. Metal uç, numunenin yüzeyine bir atomdan daha az bir mesafede konumlandırıldı.
Regensburg Üniversitesi araştırmacısı Valentin Bergbauer, elde edilen sonucu şu sözlerle tanımladı: "Bu kuantum sıçraması, optik mikroskopiyi geleneksel ışık tabanlı mikroskopların çözebileceğinden yaklaşık 100 bin kat daha küçük uzunluk ölçeklerine taşıyor."
Sistem, ışığı metal uç ile numune arasındaki mikroskobik boşluğa sıkıştırarak çalışıyor. Başlangıçta 10 nanometre seviyesinde bir çözünürlük sağlayan yöntem, ucun yüzeye daha da yaklaştırılmasıyla beklenmedik bir fiziksel fenomenin kapısını araladı.
SİNYALİ GÜÇLENDİREN ‘KUANTUM TÜNELLEME’ ETKİSİ
Araştırmanın başındaki isimlerden Felix Schiegl, metal ucun yüzeye yaklaştığı anda sinyalin dramatik bir şekilde arttığını belirtti. Bu artışın nedeni ise kuantum fiziğinde ‘tünelleme’ olarak bilinen olay.
Uç ve yüzey birbirine temas etmese bile, lazerin elektrik alanı sayesinde elektronlar aradaki boşluktan atlayarak (tünelleme yaparak) bir elektromanyetik sinyal üretiyor. Araştırmacılar, ‘yakın alan optik tünelleme emisyonu’ adı verilen bu zayıf ışığı tespit ederek atom ölçekli görüntüleme yapmayı başardı.
MALİYETLİ SİSTEMLER YERİNE STANDART LAZERLER
Bu yeni yöntemin endüstriyel açıdan en büyük avantajı, pahalı ve karmaşık ultra hızlı lazer sistemleri yerine, laboratuvarlarda yaygın olarak bulunan standart sürekli dalga lazerlerle çalışabilmesi.
Bergbauer, "Artık ışığın ne kadar sıkıştırılabileceğiyle sınırlı değiliz. Doğrudan atom boyutlarına hapsedilmiş kuantum elektron hareketini kontrol ediyor ve ölçüyoruz" ifadelerini kullandı.
YARI İLETKEN VE KATALİZÖRLER İÇİN KRİTİK ADIM
Çalışmanın sonuçları, ışığın maddeyle etkileşimini en temel seviyede inceleme imkanı sunuyor. Bu teknolojinin; katalizörlerin geliştirilmesi, yarı iletken teknolojisi, kuantum malzemeleri ve moleküler elektronik gibi stratejik alanlarda kullanılması hedefleniyor.
Bilim insanları, bu yaklaşımın atomik dünyayı ışıkla çok daha gerçekçi ve ekonomik bir şekilde görme hayalini gerçekleştireceğine inanıyor.
