Týdeník věnovaný aktualitám a novinkám z fyziky a astronomie. Vydavatel: AGA (Aldebaran Group for Astrophysics) Číslo 27 – vyšlo 25. srpna, ročník 21 (2023) © Copyright Aldebaran Group for Astrophysics Publikování nebo šíření obsahu je zakázáno. ISSN: 1214-1674, Email: bulletin@aldebaran.cz

27/2023

Supermikroskopy

Petr Kulhánek

První mikroskop byl zkonstruován holandskými výrobci brýlí v rodinné firmě otce a syna, výrobců brýlí Hanse a Zachariase Janssenových, v roce 1590. O osmnáct let později, v roce 1608, zkonstruoval tentýž Zacharias Jansen spolu s Hansem Lippersheyem a Jacobem Metiusem první dalekohled. A o pouhý rok později jejich vynález využil Galileo Galilei k výrobě dalekohledu, kterým se jako první pozemšťan podíval na oblohu a založil tak observační astronomii. Za více než 400 roků se mikroskopy změnily v zařízení, kterými jsme dnes schopni sledovat dynamiku jednotlivých atomůAtom – základní strukturní jednotka hmoty, jádro je složeno z neutronů a protonů, obaly z elektronů. Rozměry atomu jsou 10⁻¹⁰ m, rozměry jádra 10⁻¹⁴ m, hustota atomu je 10¹¹ g·cm⁻³, hustota jádra 10¹⁴ g·cm⁻³. Elektrony nejsou v atomárnáím obalu lokalizovány, můžeme určit jen pravděpodobnosti jejich výskytu v tzv. orbitalech.. V některých moderních přístrojích byly skleněné čočky nahrazeny kapalnými, v jiných se namísto světelného paprsku zobrazuje mikrosvět proudem elektronůElektron – první objevená elementární částice. Je stabilní. Hmotnost má 9,1×10⁻³¹ kg a elektrický náboj 1,6×10⁻¹⁹ C. Elektron objevil sir Joseph John Thomson v roce 1897. Existenci antičástice k elektronu (pozitron) teoreticky předpověděl Paul Dirac v roce 1928 a objevil Carl Anderson v roce 1932. a skleněné čočky byly vyměněny za elektronovou optiku, jejíž podstatou jsou důmyslná magnetická pole. Elektronové mikroskopyElektronový mikroskop – mikroskop, který k zobrazení předmětů využívá vlnových vlastností svazku elektronů. Elektron se chová podobně jako světlo, jeho vlnová délka je ale výrazně kratší a tak je možné sledovat menší předměty než za pomoci světla. Elektronový mikroskop byl vynalezen v roce 1931 Ernstem Ruskou. znamenaly obrovský průlom při pozorování velmi malých objektů. Vývoj se ale nezastavil a přišla éra mikroskopů využívajících titěrný hrot vznášející se nad pozorovaným povrchem. Takový hrot může mít na vrcholu jediný atom a dokáže povrch sledované látky nejen mapovat, ale aktivně přenášet i jednotlivé atomy a sestavovat je do nových struktur. V kombinaci s laserovýmiLASER – Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation, zesílení světla pomocí stimulované emise záření. Roku 1958 ukázal Charles Hard Townes spolu s Arthurem Leonardem Schawlowem, že je možné zkonstruovat podobné zařízení jako již existující MASER (pracuje v mikrovlnné oblasti) také pro světlo. První laser zkonstruoval Theodore Harold Maiman v roce 1960. Aktivním prostředím byly ionty chrómu v syntetickém rubínovém krystalu. impulzy je možné vytvořit dokonce vysokorychlostní kameru a sledovat časový vývoj dějů v mikrosvětě. V takovém případě hovoříme o 4D mikroskopii (tři prostorové a jeden časový rozměr). V dnešním bulletinu se zaměříme na to nejlepší, co nám dnešní mikroskopie může nabídnout.

Obyčejná linka vytvořená tužkou na papíře je tvořena grafitovými vločkami a v nich se nacházejí jednoatomární vrstvy uhlíku. Na obrázku je princip zobrazení takové vrstvy mikroskopem atomárních sil. Hrot připevněný pružným raménkem se vznáší nad povrchem materiálu a vychyluje se vlivem elektrostatických sil. Výchylka je sledována laserovým paprskem a přenášena do počítače. Zobrazte si plnou verzi této vizualizace, v níž je patrné i okolí výřezu. Zdroj: NISE.

Elektronový mikroskop – mikroskop, který k zobrazení předmětů využívá vlnových vlastností svazku elektronů. Elektron se chová podobně jako světlo, jeho vlnová délka je ale výrazně kratší a tak je možné sledovat menší předměty než za pomoci světla. Elektronový mikroskop byl vynalezen v roce 1931 Ernstem Ruskou. SEM – Skenovací Elektronová Mikroskopie, vytváření obrazu předmětu elektronovým mikroskopem z odražených elektronů. Energetický svazek elektronů skenuje povrch vzorku. Obraz tvořený odraženými elektrony je následně zvětšen a zaostřen elektronovou optikou a na stínítku převeden na viditelné záření, které je většinou dále zaznamenáváno CCD kamerou. Slouží zejména k metalografickým analýzám kovových či pokovených materiálů a chemické analýze jejich složení na základě spektrometrie charakteristického rentgenového záření buzeného dopadajícím elektronovým svazkem. Jinou technikou je TEM, při které se obraz vytváří z prošlých elektronů. TEM – transmisní elektronová mikroskopie, vytváření obrazu tenkého předmětu (cca do 100 nm tloušťky) průchodem energetických elektronů. Obraz tvořený prošlými elektrony je následně zvětšen a zaostřen elektronovou optikou a na stínítku převeden na viditelné záření, které je většinou dále zaznamenáváno CCD kamerou. Pokud je vzorek touto technikou skenován, hovoříme o skenovací transmisní elektronové mikroskopii (STEM). Jinou technikou je SEM, při které se obraz vytváří z odražených elektronů. STM – Scanning Tunneling Microscope, rastrovací tunelový mikroskop, řadí se mezi mnoho druhů tzv. Scanning Probe Methods (SPM), rastrovacích metod za použití sondy. Zařízení založené na tunelovém jevu, umožňující zobrazit povrch pevné látky v rozlišení jednotlivých atomů. Povrch je doslova osaháván piezoelektricky vychylovaným wolframovým hrotem. Ve směru povrchu je jeho rozlišení řádově 10−10 m, v kolmém směru k povrchu je však rozlišení řádově lepší v důsledku velmi nelineární závislosti velikosti proudu na vzdálenosti od povrchu. Na špičce wolframového hrotu je v ideálním případě jediný atom, podle toho, jak se hrot podaří vyleptat. Je to nejostřejší hrot jaký dokážeme vyrobit, používá se také jako studená katoda u rastrovacích elektronových mikroskopů. Rastrovací tunelový mikroskop umožňuje nejenom zviditelnit polohu atomů na povrchu krystalové mříže, ale také je přenášet z místa na místo, když se pomocí přiloženého elektrického napětí překoná chemická vazba s povrchem a atom se hrotem mikroskopu přenese. AFM – Atomic Force Microscope, mikroskop atomárních sil, zařízení skenující povrch materiálu pomocí hrotu zavěšeného na pružném výkyvném raménku. Hrot je přitahován k povrchu elektrostatickými a van der Waalsovými silami. Sledování pohybu raménka (zpravidla laserem) umožní rekonstruovat třírozměrný obraz povrchu studovaného materiálu. Mikroskop je tak citlivý, že může sledovat jednotlivé atomy. AFM mikroskop byl vynalezen v roce 1986 Gerdem Binningem, Calvinem Quatem a Christophem Gerberem.

Elektronové mikroskopy

První elektronový mikroskop sestrojil německý fyzik Ernst Ruska v roce 1931. V té době se již vědělo, že objekty mikrosvěta (například elektrony) mají jak částicovou, tak vlnovou povahu. Proto lze elektrony k zobrazování použít stejně dobře jako elektromagnetické vlny. Vlnová délka tzv. materiálových vlnDe Broglieova vlna – vlna, kterou se projevují hmotná tělesa (částice) v mikrosvětě. Každý objekt mikrosvěta se v některých experimentech chová jako vlna a v některých jako částice. Tento dualizmus vln a částic je jedním ze základních projevů kvantového světa. Vlnová délka de Broglieovy vlny je nepřímo úměrná součinu hmotnosti a rychlosti částice. Vlna přidružená objektu má v kvantové mechanice význam amplitudy pravděpodobnosti výskytu částice. elektronů je v porovnání s optickým mikroskopem podstatně kratší, je v řádu pikometrů (10⁻¹² metru) – konkrétní hodnota závisí na energii elektronů, tj. na napětí, kterým jsou v mikroskopu urychleny. Kratší vlnová délka samozřejmě znamená vyšší rozlišovací schopnost. Použití elektronů pro mikroskopii s sebou přináší některé změny oproti klasické mikroskopii. Skleněné čočky musí být nahrazeny magnetickým polem, které dokáže elektrony soustředit do ohniska, podobně jako to u světla zařídí obyčejná čočka. Obraz vytvořený elektrony je třeba nějak transformovat na viditelný obraz. K tomu se používá buď fluorescenční stínítko, které dopadající elektrony převede na viditelné světlo, nebo detektor elektronů a následné počítačové vyhodnocení.

Elektronové mikroskopy jsou dvou typů. U prvních se elektrony odráží od vzorku, který je skenován svazkem elektronů řádek po řádku. Takovému mikroskopu se říká řádkovací nebo skenovací elektronový mikroskop (SEMSEM – Skenovací Elektronová Mikroskopie, vytváření obrazu předmětu elektronovým mikroskopem z odražených elektronů. Energetický svazek elektronů skenuje povrch vzorku. Obraz tvořený odraženými elektrony je následně zvětšen a zaostřen elektronovou optikou a na stínítku převeden na viditelné záření, které je většinou dále zaznamenáváno CCD kamerou. Slouží zejména k metalografickým analýzám kovových či pokovených materiálů a chemické analýze jejich složení na základě spektrometrie charakteristického rentgenového záření buzeného dopadajícím elektronovým svazkem. Jinou technikou je TEM, při které se obraz vytváří z prošlých elektronů.) a je vhodný například pro zobrazování různých povrchů. Druhým typem jsou transmisní elektronové mikroskopy (TEMTEM – transmisní elektronová mikroskopie, vytváření obrazu tenkého předmětu (cca do 100 nm tloušťky) průchodem energetických elektronů. Obraz tvořený prošlými elektrony je následně zvětšen a zaostřen elektronovou optikou a na stínítku převeden na viditelné záření, které je většinou dále zaznamenáváno CCD kamerou. Pokud je vzorek touto technikou skenován, hovoříme o skenovací transmisní elektronové mikroskopii (STEM). Jinou technikou je SEM, při které se obraz vytváří z odražených elektronů.), v nichž elektrony procházejí velmi tenkým vzorkem (v řádu desítek nanometrů) a analyzují se po průchodu vzorkem, což umožňuje studovat vnitřní strukturu vzorku, viz AB 32/2012. Samozřejmě, že i při průchodu je možné vzorek postupně paprskem elektronů skenovat, pak hovoříme o skenovacím transmisním elektronovém mikroskopu (STEM). Oba typy elektronových mikroskopů potřebují zdroj elektronů (elektronovou trysku), urychlovač elektronů, držák vzorku a řadu elektromagnetických prvků, například vychylovacích cívek, schopných upravovat chod elektronů. V nejjednodušší variantě elektrony (ať už odražené, či prošlé) dopadají na fluorescenčníFluorescence – jev, při kterém je v důsledku absorpce světla látkou vyzářeno světlo na jiné, zpravidla delší vlnové délce. Pohlcené fotony excitují elektrony v atomárních obalech a ty poté při přechodu na nižší hladinu vyzáří opět světlo. Při pohlcení dvou fotonů naráz může být vyzářeno i světlo kratší vlnové délky. Jev poprvé pojmenoval v roce 1852 George Gabriel Stokes. stínítko a vzniklý obraz se pozoruje běžnou optickou soustavou. Současné mikroskopy jsou ale častěji spojeny s počítačem, který obraz vyhodnocuje a zobrazí na monitoru.

Každý snímek pořízený elektronovým mikroskopem má určitý šum. Pro následné zpracování snímku se využívají nejrůznější algoritmy strojového učení, což je odvětví umělé inteligence, která na nás v současnosti útočí ze všech stran. V letošním roce se objevilo několik prací, které ke zlepšení snímků využívaly umělé neuronové sítě (ANNANN – Artificial neural network, umělá neuronová síť, jeden z výpočetních modelů používaných v umělé inteligenci. Jejím vzorem je chování odpovídajících biologických struktur. Umělá neuronová síť je struktura určená pro distribuované paralelní zpracování dat.), zejména tzv. konvoluční neuronové sítě (CNNCNN – Convolution Neural Network, konvoluční neuronová síť. Namísto obecného násobení matic používají CNN alespoň v jedné ze svých vrstev matematickou operaci zvanou konvoluce. V hlubokém učení je CNN třídou umělých neuronových sítí, které se nejčastěji používají k analýze vizuálních představ.), které jsou schopny se ve zdokonalování zachyceného obrazu postupně zlepšovat učením se na sadách mnoha pořízených snímků. Umělá inteligence přivádí elektronovou mikroskopii na zcela novou úroveň. Zejména u biologických vzorků může intenzivní tok elektronů vzorek nevratně poškodit. Využití algoritmů strojového učení umožňuje potřebný tok elektronů podstatně snížit a sledovaný vzorek tak nepoškodit. 

Nanočástice zlata, jejíž jednotlivé atomy jsou zobrazeny transmisní elektronovou mikroskopií. Pořízený obraz (nalevo) je upraven počítačovými algoritmy strojového učení (napravo). Zdroj: Laura Gambini, TCD.

Mikroskopy s hrotem

V roce 1981 potkala mikroskopii další revoluce. Německý fyzik Gerd Binnig a švýcarský fyzik Heinrich Rohrer zkonstruovali v laboratořích společnosti IBM první rastrovací tunelový mikroskop (STMSTM – Scanning Tunneling Microscope, rastrovací tunelový mikroskop, řadí se mezi mnoho druhů tzv. Scanning Probe Methods (SPM), rastrovacích metod za použití sondy. Zařízení založené na tunelovém jevu, umožňující zobrazit povrch pevné látky v rozlišení jednotlivých atomů. Povrch je doslova osaháván piezoelektricky vychylovaným wolframovým hrotem. Ve směru povrchu je jeho rozlišení řádově 10⁻¹⁰ m, v kolmém směru k povrchu je však rozlišení řádově lepší v důsledku velmi nelineární závislosti velikosti proudu na vzdálenosti od povrchu. Na špičce wolframového hrotu je v ideálním případě jediný atom, podle toho, jak se hrot podaří vyleptat. Je to nejostřejší hrot jaký dokážeme vyrobit, používá se také jako studená katoda u rastrovacích elektronových mikroskopů. Rastrovací tunelový mikroskop umožňuje nejenom zviditelnit polohu atomů na povrchu krystalové mříže, ale také je přenášet z místa na místo, když se pomocí přiloženého elektrického napětí překoná chemická vazba s povrchem a atom se hrotem mikroskopu přenese. ). Nad povrchem látky pluje wolframový hrot (je ovládán piezoelektricky) na jehož vrcholu je v ideálním případě jediný atom. Napětí na hrotu způsobuje tok elektronů mezi molekulami na povrchu kovu a hrotem. Za normální situace by mezi hrotem a povrchem samozřejmě žádný proud netekl, ale kvantový tunelový jev umožní, že některé elektrony mezeru mezi hrotem a povrchem překonají. Množství elektronů, které mezerou projdou, je extrémně závislé na vzdálenosti hrotu od povrchu, což umožňuje podle naměřeného proudu zjišťovat aktuální výšku materiálu. Hrot systematicky prochází nad povrchem a ze zaznamenaného proudu je pořizována mapa povrchu s rozlišením jednotlivých atomů. Navíc proudící elektrony rozvibrují povrchové molekuly a z jejich vibraci se dá zjistit, o jaké molekuly jde. Dokonce je možné vyvolat mezi molekulami chemickou reakci. Hrot je také schopen při vhodném elektrickém napětí přenášet jednotlivé atomy či molekuly do nových míst.

Princip rastrovacího tunelového mikroskopu. Zdroj: RIKEN Research.

Zanedlouho, v roce 1985, byla objevena mikroskopie atomárních sil. Německý fyzik Gerd Binnig, americký fyzik Cavin Quat a švýcarský fyzik Christoph Gerber zkonstruovali v laboratořích IBM první mikroskop atomárních sil (AFMAFM – Atomic Force Microscope, mikroskop atomárních sil, zařízení skenující povrch materiálu pomocí hrotu zavěšeného na pružném výkyvném raménku. Hrot je přitahován k povrchu elektrostatickými a van der Waalsovými silami. Sledování pohybu raménka (zpravidla laserem) umožní rekonstruovat třírozměrný obraz povrchu studovaného materiálu. Mikroskop je tak citlivý, že může sledovat jednotlivé atomy. AFM mikroskop byl vynalezen v roce 1986 Gerdem Binningem, Calvinem Quatem a Christophem Gerberem.), který v jistém smyslu navazuje na rastrovací tunelový mikroskop (STMSTM – Scanning Tunneling Microscope, rastrovací tunelový mikroskop, řadí se mezi mnoho druhů tzv. Scanning Probe Methods (SPM), rastrovacích metod za použití sondy. Zařízení založené na tunelovém jevu, umožňující zobrazit povrch pevné látky v rozlišení jednotlivých atomů. Povrch je doslova osaháván piezoelektricky vychylovaným wolframovým hrotem. Ve směru povrchu je jeho rozlišení řádově 10⁻¹⁰ m, v kolmém směru k povrchu je však rozlišení řádově lepší v důsledku velmi nelineární závislosti velikosti proudu na vzdálenosti od povrchu. Na špičce wolframového hrotu je v ideálním případě jediný atom, podle toho, jak se hrot podaří vyleptat. Je to nejostřejší hrot jaký dokážeme vyrobit, používá se také jako studená katoda u rastrovacích elektronových mikroskopů. Rastrovací tunelový mikroskop umožňuje nejenom zviditelnit polohu atomů na povrchu krystalové mříže, ale také je přenášet z místa na místo, když se pomocí přiloženého elektrického napětí překoná chemická vazba s povrchem a atom se hrotem mikroskopu přenese. ). Nad povrchem látky se opět vznáší miniaturní hrot, tentokrát ale není využíván tunelový jev, takže mezi hrotem a látkou neteče žádný elektrický proud. Proto je tuto techniku možné využít i pro nekovové povrchy. Hrot je připevněn na pružném raménku a mezi hrotem a povrchovými atomy a molekulami působí elektrostatické síly, které hrot vychylují. Jeho výchylka je sledována laserovým paprskem, který se od horní části hrotu odráží. Z úhlu odraženého paprsku je pak rekonstruována třírozměrná mapa povrchu látky, opět s rozlišením jednotlivých atomů. Obrázek znázorňující princip mikroskopu atomárních sil naleznete v úvodu tohoto bulletinu.

4D mikroskopie

Další zlepšení mikroskopů využívajících miniaturní hrot navrhli v roce 2019 němečtí fyzikové Klaus Kern a Manish Garg z Institutu Maxe Plancka pro výzkum pevných látek ve Stuttgartu. Základem jejich supermikroskopu se stal rastrovací tunelový mikroskop (STMSTM – Scanning Tunneling Microscope, rastrovací tunelový mikroskop, řadí se mezi mnoho druhů tzv. Scanning Probe Methods (SPM), rastrovacích metod za použití sondy. Zařízení založené na tunelovém jevu, umožňující zobrazit povrch pevné látky v rozlišení jednotlivých atomů. Povrch je doslova osaháván piezoelektricky vychylovaným wolframovým hrotem. Ve směru povrchu je jeho rozlišení řádově 10⁻¹⁰ m, v kolmém směru k povrchu je však rozlišení řádově lepší v důsledku velmi nelineární závislosti velikosti proudu na vzdálenosti od povrchu. Na špičce wolframového hrotu je v ideálním případě jediný atom, podle toho, jak se hrot podaří vyleptat. Je to nejostřejší hrot jaký dokážeme vyrobit, používá se také jako studená katoda u rastrovacích elektronových mikroskopů. Rastrovací tunelový mikroskop umožňuje nejenom zviditelnit polohu atomů na povrchu krystalové mříže, ale také je přenášet z místa na místo, když se pomocí přiloženého elektrického napětí překoná chemická vazba s povrchem a atom se hrotem mikroskopu přenese. ). Tunelový jev ale neponechali náhodě. Do prostoru mezi hrot a povrch vysílali ve velmi rychlém sledu (řádově každých deset pikosekund) pravidelné laserové impulzy, které tunelový jev vždy nastartovaly. Dřívější technika umožnila zobrazit elektronovou vlnovou funkci na rozmazaném pozadí. Nový mikroskop umí sledovat v čase pohyb elektronu a přiřadit ho k jednotlivým atomům. Z třírozměrné mikroskopie se rázem stala čtyřrozměrná mikroskopie zaznamenávající nejenom prostorovou situaci, ale i časový vývoj. Prostorové rozlišení mikroskopu vyvinutého v Německu je opět na úrovni jednotlivých atomů (10⁻¹⁰ metru) a časové rozlišení je v řádu stovek attosekund (10⁻¹⁶ sekundy). Za jednu attosekundu uletí světlo přibližně vzdálenost rovnou průměru molekuly H₂O, elektrony se ale samozřejmě pohybují mnohem pomaleji, takže pro detekci jejich pohybu je nová metoda zcela dostatečná. Supermikroskop vynalezený v Německu byl záhy testován v dalších laboratořích. V roce 2022 mezinárodní tým vědců z Kalifornské univerzity, pobočky IBM v San Jose a Národního centra pro fyziku kondenzovaných stavů Čínské akademie věd (v Pekingu) zkonstruovali obdobný mikroskop, který nejen pasivně sleduje povrch materiálu, ale dokáže aktivně rozvibrovat jednotlivé molekuly, transportovat je na nová místa, sledovat povrchové plazmonyPlazmon – kvazičástice (kvantum) podélných oscilací elektronového plynu v pevných látkách (v krystalové mříži kovů, v nekovech, v plastech). Například v kovech je možné vybudit oscilace plazmatu jako kolektivní excitace plynu vodivostních elektronů na pozadí kationtů krystalové mříže. Odražené či prošlé elektrony nebo fotony interagující s plazmony vykazují ztráty energie rovné celistvým násobkům energie plazmonu. Vytváření plazmonů (ve většině materiálů o energii 10÷20 eV) vede k energetickým ztrátám, které se projeví ve formě tzv. Ferrelova záření (objeveno v roce 1960) v UV nebo vizuálním oboru. a fononyFonon – kvazičástice vibrací krystalové mříže, vibrační kvantum šířící se krystalovou mříží. Pomocí fononů lze popisovat šíření zvukových vln v pevných látkách. Samotný název fonon vznikl jako analogie k fotonu. Foton je částicí elektromagnetického pole, fonon je kvazičásticí netlumeného zvukového pole v pevné látce., spinové vlny a spinové oscilace magnetických materiálů atd. Je jasné, že nový „supermikroskop“ bude mít velké uplatnění: umožní sledovat pohyb elektronů v miniaturních elektronických součástkách, a díky tomu vylepšit a optimalizovat čipy pro počítače, chytré telefony a další elektroniku. Bez zajímavosti není ani příprava molekul schopných vstoupit do požadované chemické reakce. Laserový impulz totiž může z molekuly vytrhnout některý z elektronů, čímž se stane silně reaktivní. K dalším možnostem patří ovlivnění kvantové koherence (korelace amplitud vln objektů mikrosvěta) na škálách atomů a molekul.

*  *  *

Je patrné, že současná mikroskopie už není pouhou sofistikovanou zobrazovací metodou, ale vytříbenou technologií umožňující ovlivňovat objekty mikrosvěta. A to jsme se nezmínili o obřích laserech na volných elektronech, například tříkilometrovém evropském laseru XFELXFEL – označení pro velký laser na volných elektronech (Free Electron Laser). Největším zařízením tohoto druhu je Evropský XFEL (European XFEL) – rentgenový laser, jehož stavba započala v roce 2008 a zprovozněn byl v roce 2017. Nachází se v blízkosti německého Hamburku a má délku 3,4 km. Elektrony jsou nejprve urychleny v lineárním urychlovači pomocí soustavy rezonančních dutin. Poté shluky elektronů s vysokou energií přicházejí do undulátoru – speciální magnetické struktury, ve které se periodicky střídá orientace magnetického pole. Elektrony se pohybují po vlnovité dráze a přitom vyzařují synchrotronové záření v rentgenovém oboru. Emitované rentgenové paprsky vytvářejí extrémně intenzívní laserový záblesk koherentního a monochromatického záření., který může posloužit jako mikroskop sledující v přímém přenosu průběh chemických rakcí. Ale o tom až někdy příště.

Princip 4D mikroskopie. Zdroj: MPI, MPG.

Princip 4D mikroskopie. Laserový impulz zasáhne prostor mezi hrotem a povrchem a spustí tunelový jev (elektrony jsou znázorněny modře). Tím lze rekonstruovat pohyb elektronové vlnové funkce (tři píky nad povrchem). Zdroj: MPI, MPG.

Odkazy