particelle di monmorillonite, tagliato a parte per rivelare che uno di loro è vuoto.
La meraviglia della scienza spesso deriva dalle infinite possibilità aperte da ogni successiva scoperta e dalle scoperte inaspettate che ne derivano. Gli scienziati dell'Università di Bristol ora dispongono di un nuovo strumento che produrrà livelli di informazioni ancora maggiori e senza precedenti e, soprattutto, senza disturbare il naturale, stato fisico dell'oggetto in esame.
Gli ultimi mesi hanno visto i fisici dell'Interface Analysis Center di Bristol competere per il tempo sullo strumento dualbeam, che come dice il direttore del centro Dr. Tom Scott, “sblocca la chiave per un mondo completamente nuovo”.
Finora ha prodotto centinaia di immagini tanto belle quanto rivelatrici, e quelli dell'IAC sono ansiosi di vedere cosa può fare di più il dualbeam, lavorare con i colleghi di tutta l'università per approfondire tutte le questioni, dai diamanti alle orecchie d'insetto.
Il dualbeam osserva le strutture superficiali con una risoluzione inferiore a un nanometro, l'equivalente di dieci milionesimi dello spessore di un capello umano. La risoluzione delle immagini prodotte è di appena un nanometro, che è al di là del minuscolo, dato che ci vuole 1, 000 nanometri per fare un micron, e 1, 000 micron costituiscono un singolo millimetro.
Il dualbeam è così chiamato perché funziona utilizzando due sistemi:un fascio ionico focalizzato (FIB) e un microscopio elettronico a scansione ad emissione di campo ad alta specifica (SEM). Funziona utilizzando ioni di gallio derivati da una sorgente di ioni di metallo liquido che sono diretti verso la superficie in un raggio strettamente controllato in cui i singoli atomi viaggiano a velocità fino a un milione di miglia all'ora. Il raggio ionico può essere controllato con precisione per rimuovere materiale da aree ben definite, eseguendo essenzialmente micro e persino nanochirurgia su quasi tutti i materiali.
Un nanofilo realizzato utilizzando la fresatura a fascio ionico per applicazioni di rilevamento di gas. Sembra anche una versione in scala ridotta del ponte sospeso di Clifton.
A differenza di altre tecniche utilizzate per la dissezione dei materiali, il dualbeam può estrarre informazioni e acquisire immagini senza causare danni rilevabili se non su una piccola area. Può anche depositare materiali come oro e platino, noti per la loro conduttività, sulla struttura superficiale, fornendo approfondimenti sulla composizione e sul comportamento dei materiali.
Per i fisici alla ricerca di pozzi quantistici, biologi che osservano la struttura delle membrane nelle orecchie dei grilli degli alberi, e ingegneri desiderosi di comprendere la nanostruttura delle leghe esotiche, il dualbeam sembra essere la chiave del successo.
“Rende possibili cose che prima erano considerate impossibili, è al centro di ciò che rende bella la scienza, "dice il dottor Scott. “Può fare le cose in un modo così preciso con un grado di accuratezza così alto che è davvero incredibile. Infatti, è difficile comprendere quanto su piccola scala funzioni questa cosa.”
Alcune delle proposte progettuali in esame che utilizzerebbero il dualbeam includono un esame delle spighe dei grilli arborei indiani, dove il dualbeam potrebbe essere utilizzato per affettare e visualizzare in tre dimensioni ricostruzioni di orecchie di grillo. I risultati potrebbero in definitiva informare i progressi della medicina nei dispositivi acustici per l'uomo.
Un altro riguarda l'esame dei materiali utilizzati per costruire le centrali nucleari. La velocità con cui invecchiano, e gli output prodotti mentre lo fanno, è di grave preoccupazione. Un esame più approfondito della microstruttura degli acciai inossidabili, e i processi mediante i quali assecondano la deformazione quando sono influenzati dal ciclo termico nelle centrali elettriche, fornirebbe informazioni significative sui potenziali rischi di guasto che potrebbero essere successivamente salvaguardati nella progettazione della prossima generazione di centrali elettriche.
Il dualbeam potrebbe essere utilizzato anche nella crittografia quantistica, escogitare modalità di trasmissione dei messaggi che resistano ai tentativi di attingere alla fonte, utilizzando emettitori costruiti da un'unica sorgente di luce fotonica così piccola e codificata in modo così intricato da essere praticamente non rilevabile.
In biochimica, i ricercatori stanno cercando di realizzare attuatori - "sandwich d'oro" con un ripieno di polimero che potrebbe nuotare attraverso il flusso sanguigno, raccogliere informazioni che potrebbero essere utilizzate per informare gli approcci medici alle malattie umane.
La dissezione e la ricostruzione di strutture in tre dimensioni può richiedere pochi minuti o ore, a seconda del volume del materiale in esame. Il dualbeam ha anche una capacità di automazione che consente ai ricercatori di programmarlo per svolgere compiti operativi, liberandoli per continuare con qualcos'altro. Il Dr. Scott lo paragona a un multiforme ausilio da cucina:"Questa macchina fondamentalmente fa tutte le operazioni di affettatura e cubettatura, lasciandoti concentrare sulla preparazione di un pasto davvero fantastico.”
Il Dr. Scott è desideroso di cercare altre collaborazioni che metteranno alla prova i confini di ogni disciplina e metteranno alla prova i materiali e questo nuovo strumento: "Lo strumento dualbeam è un chiaro esempio dell'impegno dell'Università per sviluppi rivoluzionari nella ricerca. Se vogliamo essere i leader nel Regno Unito e a livello internazionale in termini di ricerca, dobbiamo spingere i confini di ciò che è tecnicamente possibile, e questo nuovo equipaggiamento ci consentirà sicuramente di farlo”.
