بهبود قدرت تفکيک تصويربرداري اشعه ايکس
پژوهشگران ژاپني نانوذرات طلا و نقره را روي سطح غشاء نيتريد سيليکون نشست دادند و از آن براي بهبود قدرت تفکيک تصويربرداري استفاده کردند. با اين کار قدرت تفکيک تصويربرداري با اشعه ايکس به 10 نانومتر رسيد.
اخيرا روش جديدي براي توليد نانوساختارها ارائه شده است که مي‌توان از آن براي تصويربرداري از ساختار زيستي استفاده کرد. توانايي تشخيص و پيش‌بيني خواص مواد بسيار مهم است به‌ويژه اگر در حوزه فناوري نانو مورد استفاده قرار گيرد.
ميکروسکوپ‌هاي پيمايش اتمي و الکتروني مي‌تواند براي بررسي ورقه‌هاي نازک مورد استفاده گيرد اما براي نمونه‌هاي ضخيم نمي‌توان از آنها استفاده کرد. براي مطالعه نمونه‌هاي زيستي ضخيم و محکم نظير استخوان مي‌توان از ابزارهاي داراي پرتو اشعه ايکس استفاده کرد. اما مشکل اين ابزارها آن است که در هنگام متمرکز کردن روي يک نقطه داراي محدوديت هستند بنابراين نمي‌توان براي فوکوس روي يک نقطه نانومقياس از آنها استفاده کرد.
يوکي تاکاهاشي و همکارانش در دانشگاه اوساکا به‌همراه يک تيم تحقيقاتي ديگر از دانشگاه ناگويا و مرکز ريکن اسپرينگ 8 موفق شدند براي اولين بار از نانوساختارهاي موجود در يک ماده ضخيم تصوير دو بعدي بگيرند. آنها براي اين کار يک سيستم ميکروسکوپي پراش اشعه ايکس طراحي کردند که نياز به لنز ندارد.
تاکاهاشي مي‌گويد چالش اصلي در اين کار آن است که بتوان ميکروسکوپ پراش اشعه ايکسي طراحي کرد که قدرت تفکيک بالايي داشته و ميدان ديد وسيعي نيز داشته باشد. براي اين کار ما يک روش تصويربرداري اشعه ايکس روبشي طراحي کرديم که آن را پتيکوگرافي اشعه ايکس نام نهاديم.
پتيکوگرافي به‌روشي گفته مي‌شود که در آن از يک جسم تصوير متعددي گرفته مي‌شود به‌طوري که اين تصاوير به‌صورت سري از يک نقطه شبکه گرفته مي‌شود. آنها اين روش را با اشعه ايکس ترکيب کردند و سيستمي براي جبران حرکت اپتيک‌ها در طول تصويربرداري قرار دادند. تاکاهاشي و همکارانش از آيينه‌هايي موسوم به کيرک پاتريک – بائز استفاده کردند تا با آن پرتوهاي اشعه ايکس را روي نمونه متمرکز کنند. با اين کار مي‌توان اطلاعات پراش با کيفيت بالا از آن استخراج کرد.
سيستم آنها مي‌تواند تغييرات پراش اشعه ايکس را در دو انرژي مختلف رصد کند. درجه اختلاف فاز ميان دو انرژي اشعه ايکس در لبه جذب عنصر مورد نظر تغيير مي‌کند. اين موضوع به عدد اتمي عنصر مرتبط است که اين بدان معنا است که مي‌توان عنصر موجود در نمونه را شناسايي کرد. محققان اين پروژه نانوذراتي از جنس طلا/نقره به ابعاد 200 نانومتر را روي غشاء نيتريد سيليکون نشست دادند و از آن براي افزايش قدرت تفکيک سيستم استفاده کردند که اين کار منجر به بهبود قدرت تفکيک در حد 10 نانومتر شد.
اخيرا روش جديدي براي توليد نانوساختارها ارائه شده است که مي‌توان از آن براي تصويربرداري از ساختار زيستي استفاده کرد. توانايي تشخيص و پيش‌بيني خواص مواد بسيار مهم است به‌ويژه اگر در حوزه فناوري نانو مورد استفاده قرار گيرد.
ميکروسکوپ‌هاي پيمايش اتمي و الکتروني مي‌تواند براي بررسي ورقه‌هاي نازک مورد استفاده گيرد اما براي نمونه‌هاي ضخيم نمي‌توان از آنها استفاده کرد. براي مطالعه نمونه‌هاي زيستي ضخيم و محکم نظير استخوان مي‌توان از ابزارهاي داراي پرتو اشعه ايکس استفاده کرد. اما مشکل اين ابزارها آن است که در هنگام متمرکز کردن روي يک نقطه داراي محدوديت هستند بنابراين نمي‌توان براي فوکوس روي يک نقطه نانومقياس از آنها استفاده کرد.
يوکي تاکاهاشي و همکارانش در دانشگاه اوساکا به‌همراه يک تيم تحقيقاتي ديگر از دانشگاه ناگويا و مرکز ريکن اسپرينگ 8 موفق شدند براي اولين بار از نانوساختارهاي موجود در يک ماده ضخيم تصوير دو بعدي بگيرند. آنها براي اين کار يک سيستم ميکروسکوپي پراش اشعه ايکس طراحي کردند که نياز به لنز ندارد.
تاکاهاشي مي‌گويد چالش اصلي در اين کار آن است که بتوان ميکروسکوپ پراش اشعه ايکسي طراحي کرد که قدرت تفکيک بالايي داشته و ميدان ديد وسيعي نيز داشته باشد. براي اين کار ما يک روش تصويربرداري اشعه ايکس روبشي طراحي کرديم که آن را پتيکوگرافي اشعه ايکس نام نهاديم.
پتيکوگرافي به‌روشي گفته مي‌شود که در آن از يک جسم تصوير متعددي گرفته مي‌شود به‌طوري که اين تصاوير به‌صورت سري از يک نقطه شبکه گرفته مي‌شود. آنها اين روش را با اشعه ايکس ترکيب کردند و سيستمي براي جبران حرکت اپتيک‌ها در طول تصويربرداري قرار دادند. تاکاهاشي و همکارانش از آيينه‌هايي موسوم به کيرک پاتريک – بائز استفاده کردند تا با آن پرتوهاي اشعه ايکس را روي نمونه متمرکز کنند. با اين کار مي‌توان اطلاعات پراش با کيفيت بالا از آن استخراج کرد.
سيستم آنها مي‌تواند تغييرات پراش اشعه ايکس را در دو انرژي مختلف رصد کند. درجه اختلاف فاز ميان دو انرژي اشعه ايکس در لبه جذب عنصر مورد نظر تغيير مي‌کند. اين موضوع به عدد اتمي عنصر مرتبط است که اين بدان معنا است که مي‌توان عنصر موجود در نمونه را شناسايي کرد. محققان اين پروژه نانوذراتي از جنس طلا/نقره به ابعاد 200 نانومتر را روي غشاء نيتريد سيليکون نشست دادند و از آن براي افزايش قدرت تفکيک سيستم استفاده کردند که اين کار منجر به بهبود قدرت تفکيک در حد 10 نانومتر شد.
