Una nueva técnica que combina microscopía electrónica y tecnología láser permite dar forma arbitraria y programable a haces de electrones. Puede usarse potencialmente para optimizar la óptica electrónica y para la microscopía electrónica adaptativa, maximizando la sensibilidad y minimizando el daño inducido por el haz. Esta tecnología fundamental y disruptiva ahora ha sido demostrada por investigadores de la Universidad de Viena y la Universidad de Siegen. Los resultados se publican en Physical Review X .

Cuando la luz atraviesa material turbulento o denso, por ejemplo, la atmósfera de la Tierra o un tejido de un milímetro de espesor, las tecnologías de imagen estándar experimentan limitaciones significativas en la calidad de la imagen. Por lo tanto, los científicos colocan espejos deformables en el camino óptico del telescopio o microscopio, que anulan los efectos no deseados. Esta llamada óptica adaptativa ha dado lugar a muchos avances en la astronomía y la obtención de imágenes de tejidos profundos.

Sin embargo, este nivel de control aún no se ha logrado en la óptica electrónica a pesar de que muchas aplicaciones en ciencia de materiales y biología estructural lo exigen. En la óptica electrónica, los científicos utilizan haces de electrones en lugar de luz para obtener imágenes de estructuras con resolución atómica. Por lo general, los campos electromagnéticos estáticos se utilizan para dirigir y enfocar los haces de electrones.

En el nuevo estudio, investigadores de la Universidad de Viena (en la Facultad de Física y los Laboratorios Max Perutz) y la Universidad de Siegen ahora han demostrado que es posible desviar haces de electrones casi arbitrariamente utilizando campos de luz con forma de alta intensidad, que repelen los electrones. Kapitza y Dirac predijeron por primera vez este efecto en 1933, y las primeras demostraciones experimentales (Bucksbaum et al., 1988, Freimund et al., 2001) se hicieron posibles con la llegada de los láseres pulsados ​​de alta intensidad.

El experimento con sede en Viena ahora hace uso de nuestra capacidad para dar forma a la luz. Un pulso láser está formado por un modulador de luz espacial e interactúa con un haz de electrones pulsados ​​sincronizados que se contrapropaga en un microscopio electrónico de barrido modificado. Esto permite imprimir a pedido cambios de fase transversales en la onda de electrones, lo que permite un control sin precedentes sobre los haces de electrones.

El potencial de esta tecnología innovadora se demuestra mediante la creación de lentes de electrones convexas y cóncavas y mediante la generación de distribuciones de intensidad de electrones complejas. Como señala el autor principal del estudio, Marius Constantin Chirita Mihaila:"Estamos escribiendo con el rayo láser en la fase transversal de la onda de electrones. Nuestros experimentos allanan el camino para la formación de frentes de onda en microscopios electrónicos pulsados ​​con miles de píxeles programables". . En el futuro, es posible que partes de su microscopio electrónico estén hechas de luz".

A diferencia de otras tecnologías de modelado de electrones de la competencia, el esquema es programable y evita pérdidas, dispersión inelástica e inestabilidades debidas a la degradación de los elementos de difracción del material. Thomas Juffmann, jefe del grupo de la Universidad de Viena, agrega:"Nuestra técnica de modelado permite la corrección de aberraciones y la adquisición de imágenes adaptativas en microscopios electrónicos pulsados. Se puede usar para ajustar su microscopio a las muestras que estudia para maximizar la sensibilidad". + Explora más

Un nuevo método para formar una lente para microscopios electrónicos de resolución atómica