Klávesové zkratky na tomto webu - základní­
Přeskočit hlavičku portálu


Vědci vytvořili hologram atomu pomocí jeho vlastních elektronů

aktualizováno 
Mezinárodní výzkumný tým experimentálně potvrdil schůdnost tzv. elektronové holografie a současně naznačil i možnosti budoucího využití. Počítat se s ní dá například při studiu atomů, molekul i chemických reakcí.

Hologram, ilustrační foto | foto: Profimedia

Princip holografie objevil v roce 1948 maďarský vědec Dennis Gabor, když pracoval na vylepšení vlastností elektronového mikroskopu. Na experimentální ověření objevu se ale muselo počkat až do počátku 60. let minulého století, kdy byl vynalezen laser.

Fotony místo elektronů

Na základě úsilí Emmetta Leithe a Jurise Upatniekse z Michigenské univerzity vznikl v roce 1964 první holografický záznam. Oproti Gaborem zamýšleným elektronům byl první hologram vytvořen pomocí paprsků světla. To ale nijak nebránilo tomu, aby Gabor dostal v roce 1971 Nobelovu cenu.

Původní Gaborova myšlenka "elektronových" hologramů nezapadla. Poměrně nedávno ji znovu k životu přivedli vědci z německého Institutu Maxe Borna společně s odborníky z holandského projektu FELICE (Free Electron Laser for Intracavity Experiments), kteří experimentálně prokázali, že k tvorbě hologramů je rovněž možné použít i elektrony.

Holografický princip

Klasická holografie využívá koherentní světlo, což není nic jiného než svazek fotonů, jejichž vlny mají stejnou frekvenci a jsou ve stejné fázi. Světelný paprsek se při ní rozdělí na dvě části, na tzv. referenční svazek, který dopadá přímo na detektor (fotografickou desku), a svazek osvětlovací neboli objektový, jenž se odráží od pozorovaného předmětu a poté směřuje rovněž k detektoru.

Objektový svazek nese informaci jak o intenzitě světla, tak i o jeho fázi, což umožňuje zachycení trojrozměrné podstaty předmětu v hologramu. Interferencí obou těchto paprsků na fotografickém filmu pak vzniká výsledný plošný (dvojrozměrný) obraz, který se jeví, jakoby by měl tři dimenze.

Elektronová holografie

V době, kdy Gabor přemýšlel o svém hologramu, neexistoval žádný zdroj koherentních elektronů potřebných k jeho vytvoření. Dnešní věda s něčím podobným ale už problém nemá, neboť koherentní elektrony je možné vyrobit v laboratořích pomocí intenzívních ultrakrátkých laserových pulzů, jejichž působením lze elektrony z atomů a molekul poměrně snadno vytrhnout.

A právě touto cestou se vydali holandští a němečtí vědci při konstrukci elektronových hologramů. Jako zdroj koherentních elektronů použili atomy xenonu.

"V našem experimentu silná laserová pole vytrhávají elektrony z xenonových atomů, urychlí je a pak je otočí zpět. Jakoby někdo vzal prak a vystřelil jím elektron zpátky na iont, ze kterého vylétl. Laser tak vytváří dokonalý zdroj elektronů pro holografické pokusy," vysvětluje Marc Vrakking, který se na uvedeném výzkumu podílel.

...jakoby někdo vzal prak a vystřelil jím elektron zpátky na iont, ze kterého vylétl...

Část elektronů se znovu se vzniklým iontem spojí, v důsledku čehož ve velice krátké době (v řádech attosekund, 10-18 s) dojde k vyzáření tvrdého ultrafialového světla (EUV, extrémního čili hlubokého UV záření). Většina elektronů však prochází kolem iontu, čímž de fakto vzniká referenční svazek. Zbytek elektronů se od iontu naopak odrazí a vytvoří objektovou vlnu.

Máme tedy jak referenční, tak i objektový svazek elektronů, a to ke vzniku hologramu bohatě postačuje. Vše ostatní zařídí interference obou svazků v detektoru. Výsledkem pak je holografický obraz atomu vytvořený jeho vlastními elektrony.

Jak z hologramu vydolovat maximum informace?

Holografické obrazy atomů by jednou mohly vědcům umožnit detailní studium atomů a molekul, zejména jejich elektronových obalů, a sledovat tak průběhy jednotlivých chemických procesů. Možné budoucí využití výsledků právě skončeného experimentu vystihl asi nejlépe opět Marc Vrakking:

"Prozatím jsme ukázali, že hologramy mohou vznikat při pokusech se silnými lasery. V budoucnu se budeme muset naučit, jak dostat z hologramu veškeré v něm obsažené informace. To by mohlo vést k vývoji nových metod studia nejenom dynamiky elektronů v časovém měřítku attosekund, ale i časově závislých strukturálních změn v molekulách."

Zdroje:
www.mbi-berlin.de
www.amolf.nl

Autor:


Nejčtenější

Vdechl život zapomenuté technologii, na jeho hodiny je pořadník

Moderní digitrony jsou nádherným designovým prvkem.

Historická technologie ve zcela moderním precizním provedení. Digitronové hodiny „Nixie Clock“ Dalibora Farného slaví...

Byl to nejbohatší šlechtic své doby, teď archeologové objevili jeho hrobku

Díváte se na takzvaný radarogram. To je výstup z měření georadarem na profilu...

V následujících dnech se dozvíme, zda tušení týmu českých archeologů, že objevili dosud neznámou hrobku nejbohatšího...



Fascinující paradox: český kutil vyrábí funkční parní stroje ze skla

Skleněné parní stroje z dílny Michala Zahradníka

Michal Zahradník je český sklář osmé generace. Od roku 1991 kromě obvyklých sklářských výrobků ve své dílně vyrábí i...

Eurotank bude německo-francouzský hybrid. Demonstrátor už jezdí a střílí

EMBT je hybrid mezi tanky Leopard 2 a Leclerc

Až 5000 tanků v hodnotě 75 miliard eur by měly dle německých prognóz nakoupit v příštích 20 až 30 letech evropské...

YouTube jako továrna na peníze. Jak na tomto portálu funguje reklama?

YouTube jako továrna na peníze

Vše se točí kolem peněz a na YouTube to není jinak. Jenže když se do reklamního kolotoče zamotají morálka a etika, může...

Další z rubriky

Byl to nejbohatší šlechtic své doby, teď archeologové objevili jeho hrobku

Díváte se na takzvaný radarogram. To je výstup z měření georadarem na profilu...

V následujících dnech se dozvíme, zda tušení týmu českých archeologů, že objevili dosud neznámou hrobku nejbohatšího...

Vědci stáhli studii o prospěšnosti středomořské diety. A pak ji potvrdili

Ilustrační snímek

„Středomořská strava“ je sice nadužívaný pojem, na druhou stranu jde o jednu z těch z mála „diet“, u které máme alespoň...

Stěna ohně a kyselý déšť. Výbuch islandské sopky Laki změnil klima na Zemi

Pohled do středu jednoho ze sopečných kuželů vzniklých na přibližně 27...

Výbuch islandské sopky Laki před 235 lety byl tak silný, že na mnoho let změnil klima na celé Zemi. Nad Evropu poslal...

Akční letáky
Akční letáky

Prohlédněte si akční letáky všech obchodů hezky na jednom místě!

Najdete na iDNES.cz