ট্রুরল পরমাণু ধরতে শুরু করে, সেগুলি থেকে ইলেক্ট্রনগুলিকে স্ক্র্যাপ করে, প্রোটনগুলিকে গুঁড়ো করে যাতে কেবল তার আঙ্গুলগুলি জ্বলে ওঠে, একটি প্রোটনের ময়দা তৈরি করে, এটির চারপাশে ইলেকট্রন বিছিয়ে দেয় এবং - পরবর্তী পরমাণুর জন্য; তার হাতে খাঁটি সোনার বার ধরার আগে পাঁচ মিনিটেরও কম সময় কেটে গেছে: তিনি এটি তার মুখের কাছে দিয়েছিলেন, কিন্তু সে তার দাঁতে বারটির স্বাদ নিয়ে মাথা নেড়ে বলল:
- এবং সত্যিই সোনা, কিন্তু আমি এমন পরমাণুকে তাড়া করতে পারি না। আমি অনেক বড়।
- কিছুই না, আমরা আপনাকে একটি বিশেষ যন্ত্রপাতি দেব! ট্রল তাকে রাজি করান।
স্ট্যানিস্লাভ লেম, সাইবেরিয়াড
একটি অণুবীক্ষণ যন্ত্রের সাহায্যে একটি পরমাণুকে অন্য পরমাণু থেকে আলাদা করা, একটি রাসায়নিক বন্ধনের ধ্বংস বা গঠন অনুসরণ করা এবং একটি অণু কীভাবে অন্য অণুতে পরিণত হয় তা দেখা কি সম্ভব? হ্যাঁ, যদি এটি একটি সাধারণ মাইক্রোস্কোপ না হয়, তবে একটি পারমাণবিক শক্তি। এবং আপনি পর্যবেক্ষণে সীমাবদ্ধ থাকতে পারেন না। আমরা এমন এক সময়ে বাস করি যখন পারমাণবিক শক্তি মাইক্রোস্কোপ মাইক্রোওয়ার্ল্ডের একটি জানালা হয়ে দাঁড়িয়েছে। আজ, এই যন্ত্রটি পরমাণুগুলিকে সরাতে, রাসায়নিক বন্ধন ভাঙতে, একক অণুর প্রসারিত সীমা অধ্যয়ন করতে - এমনকি মানুষের জিনোম অধ্যয়ন করতে ব্যবহার করা যেতে পারে।
জেনন পিক্সেল থেকে চিঠি
পরমাণু বিবেচনা করা সবসময় এত সহজ ছিল না। পারমাণবিক শক্তি মাইক্রোস্কোপের ইতিহাস 1979 সালে শুরু হয়েছিল, যখন জুরিখে আইবিএম গবেষণা কেন্দ্রে কাজ করা গের্ড কার্ল বিনিগ এবং হেনরিখ রোহরার, একটি যন্ত্র তৈরি করতে শুরু করেছিলেন যা পারমাণবিক রেজোলিউশনের সাথে পৃষ্ঠতলের অধ্যয়ন করতে দেয়। এই ধরনের একটি ডিভাইস নিয়ে আসার জন্য, গবেষকরা টানেল ট্রানজিশন ইফেক্ট ব্যবহার করার সিদ্ধান্ত নিয়েছেন - আপাতদৃষ্টিতে দুর্ভেদ্য বাধা অতিক্রম করার জন্য ইলেক্ট্রনের ক্ষমতা। ধারণাটি ছিল স্ক্যানিং প্রোব এবং অধ্যয়নের অধীনে পৃষ্ঠের মধ্যে ঘটে যাওয়া টানেলিং কারেন্টের শক্তি পরিমাপ করে নমুনায় পরমাণুর অবস্থান নির্ধারণ করা।
বিন্নিগ এবং রোহরার সফল হন, এবং তারা স্ক্যানিং টানেলিং মাইক্রোস্কোপ (STM) এর উদ্ভাবক হিসাবে ইতিহাসে নেমে যান এবং 1986 সালে পদার্থবিজ্ঞানে নোবেল পুরস্কার পান। স্ক্যানিং টানেলিং মাইক্রোস্কোপ পদার্থবিদ্যা এবং রসায়নে সত্যিকারের বিপ্লব ঘটিয়েছে।
1990 সালে, ক্যালিফোর্নিয়ার আইবিএম রিসার্চ সেন্টারে কাজ করা ডন ইগলার এবং এরহার্ড শোয়েটজার দেখিয়েছিলেন যে STM শুধুমাত্র পরমাণু পর্যবেক্ষণ করতে নয়, তাদের ম্যানিপুলেট করতেও ব্যবহার করা যেতে পারে। একটি স্ক্যানিং টানেলিং অণুবীক্ষণ যন্ত্রের প্রোব ব্যবহার করে, তারা সম্ভবত সবচেয়ে জনপ্রিয় চিত্রটি তৈরি করেছে যা পৃথক পরমাণুর সাথে কাজ করার জন্য রসায়নবিদদের পরিবর্তনের প্রতীক - তারা 35টি জেনন পরমাণু সহ একটি নিকেল পৃষ্ঠে তিনটি অক্ষর এঁকেছে (চিত্র 1)।
বিন্নিগ তার সম্মানে বিশ্রাম নেননি - প্রাপ্তির বছরে নোবেল পুরস্কারক্রিস্টোফার গারবার এবং কেলভিন কোয়েটের সাথে, আইবিএম জুরিখ গবেষণা কেন্দ্রে, তিনি মাইক্রোওয়ার্ল্ড অধ্যয়নের জন্য অন্য একটি ডিভাইসে কাজ শুরু করেছিলেন, এসটিএম-এর অন্তর্নিহিত ত্রুটিগুলি ছাড়াই। আসল বিষয়টি হ'ল একটি স্ক্যানিং টানেলিং মাইক্রোস্কোপের সাহায্যে অস্তরক পৃষ্ঠতলগুলি অধ্যয়ন করা অসম্ভব ছিল, তবে কেবল পরিবাহী এবং অর্ধপরিবাহী এবং পরবর্তীটি বিশ্লেষণ করার জন্য, তাদের এবং মাইক্রোস্কোপ প্রোবের মধ্যে একটি উল্লেখযোগ্য বিরলতা তৈরি করতে হয়েছিল। বিদ্যমান একটি আপগ্রেড করার চেয়ে একটি নতুন ডিভাইস তৈরি করা সহজ ছিল বুঝতে পেরে, বিনিগ, গারবার এবং কোয়াইট পারমাণবিক শক্তি মাইক্রোস্কোপ বা AFM আবিষ্কার করেছিলেন। এর ক্রিয়াকলাপের নীতিটি আমূল ভিন্ন: পৃষ্ঠ সম্পর্কে তথ্য পেতে, এটি বর্তমান শক্তি নয় যা মাইক্রোস্কোপ প্রোব এবং অধ্যয়নের অধীনে নমুনার মধ্যে ঘটে যা পরিমাপ করা হয়, তবে তাদের মধ্যে উদ্ভূত আকর্ষণ শক্তির মান, অর্থাৎ দুর্বল অ-রাসায়নিক মিথস্ক্রিয়া - ভ্যান ডের ওয়ালস বাহিনী।
AFM-এর প্রথম কাজের মডেলটি তুলনামূলকভাবে সহজ ছিল। গবেষকরা একটি নমনীয় মাইক্রোমেকানিকাল সেন্সরের সাথে সংযুক্ত নমুনার পৃষ্ঠের উপরে একটি হীরার প্রোব সরান - একটি সোনার ফয়েল ক্যান্টিলিভার (আকর্ষণ প্রোব এবং পরমাণুর মধ্যে ঘটে, ক্যান্টিলিভার আকর্ষণের শক্তির উপর নির্ভর করে বাঁকে যায় এবং পিজোইলেকট্রিককে বিকৃত করে)। ক্যান্টিলিভারের নমনের ডিগ্রি পাইজোইলেকট্রিক সেন্সর ব্যবহার করে নির্ধারণ করা হয়েছিল - একইভাবে, ভিনাইল রেকর্ডের খাঁজ এবং শিলাগুলি একটি অডিও রেকর্ডিংয়ে পরিণত হয়। পারমাণবিক শক্তি মাইক্রোস্কোপের নকশা এটিকে 10-18 নিউটন পর্যন্ত আকর্ষণীয় শক্তি সনাক্ত করতে দেয়। একটি কার্যকরী প্রোটোটাইপ তৈরির এক বছর পরে, গবেষকরা 2.5 অ্যাংস্ট্রোমের রেজোলিউশন সহ গ্রাফাইট পৃষ্ঠের টপোগ্রাফির একটি চিত্র পেতে সক্ষম হন।
তারপর থেকে গত তিন দশকে, AFM প্রায় যেকোনো রাসায়নিক বস্তু অধ্যয়ন করতে ব্যবহৃত হয়েছে - একটি সিরামিক উপাদানের পৃষ্ঠ থেকে জীবন্ত কোষ এবং পৃথক অণু, উভয়ই একটি স্থিতিশীল এবং গতিশীল অবস্থায়। পারমাণবিক শক্তি মাইক্রোস্কোপি রসায়নবিদ এবং পদার্থ বিজ্ঞানীদের কাজের ঘোড়া হয়ে উঠেছে, এবং এই পদ্ধতিটি ব্যবহার করা কাজের সংখ্যা ক্রমাগত বাড়ছে (চিত্র 2)।
বছরের পর বছর ধরে, গবেষকরা পারমাণবিক বল মাইক্রোস্কোপি ব্যবহার করে বস্তুর যোগাযোগ এবং অ-যোগাযোগ অধ্যয়নের জন্য শর্তগুলি বেছে নিয়েছেন। উপরে বর্ণিত যোগাযোগের পদ্ধতিটি ক্যান্টিলিভার এবং পৃষ্ঠের মধ্যে ভ্যান ডের ওয়ালস মিথস্ক্রিয়ার উপর ভিত্তি করে। একটি অ-যোগাযোগ মোডে কাজ করার সময়, পাইজোভাইব্রেটর একটি নির্দিষ্ট ফ্রিকোয়েন্সিতে প্রোবের দোলনকে উত্তেজিত করে (বেশিরভাগই অনুরণিত)। পৃষ্ঠ থেকে ক্রিয়াশীল বল এই সত্যের দিকে পরিচালিত করে যে প্রোবের দোলনের প্রশস্ততা এবং পর্যায় উভয়ই পরিবর্তিত হয়। অ-যোগাযোগ পদ্ধতির কিছু ত্রুটি থাকা সত্ত্বেও (প্রথমত, বাহ্যিক শব্দের প্রতি সংবেদনশীলতা), এই পদ্ধতিটি অধ্যয়নের অধীনে থাকা বস্তুর উপর অনুসন্ধানের প্রভাবকে বাদ দেয়, যার মানে এটি রসায়নবিদদের জন্য আরও আকর্ষণীয়।
অনুসন্ধানে জীবিত, সংযোগ ধাওয়া
বিনিগের ছাত্র ফ্রাঞ্জ জোসেফ গিসিবলের কাজের জন্য 1998 সালে পারমাণবিক শক্তি মাইক্রোস্কোপি যোগাযোগহীন হয়ে পড়ে। তিনিই ক্যান্টিলিভার হিসাবে স্থিতিশীল কম্পাঙ্কের কোয়ার্টজ রেফারেন্স অসিলেটর ব্যবহার করার পরামর্শ দিয়েছিলেন। 11 বছর পর, জুরিখের আইবিএম ল্যাবরেটরির গবেষকরা যোগাযোগহীন AFM-এর আরেকটি পরিবর্তন করেছেন: প্রোব-সেন্সরের ভূমিকা একটি তীক্ষ্ণ হীরার স্ফটিক দ্বারা নয়, একটি অণু দ্বারা সঞ্চালিত হয়েছিল - কার্বন মনোক্সাইড। এটি সাবএটমিক রেজোলিউশনে যাওয়া সম্ভব করেছে, যেমনটি আইবিএমের জুরিখ বিভাগের লিও গ্রস দ্বারা প্রদর্শিত হয়েছে। 2009 সালে, AFM-এর সাহায্যে, তিনি পেন্টাসিন অণুর জন্য মোটামুটি পরিষ্কার এবং দ্ব্যর্থহীনভাবে পাঠযোগ্য "ছবি" পেয়ে পরমাণু নয়, রাসায়নিক বন্ধনকে দৃশ্যমান করেছিলেন (চিত্র 3; বিজ্ঞান, 2009, 325, 5944, 1110–1114, doi: 10.1126/science.1176210)।
AFM এর সাথে একটি রাসায়নিক বন্ধন দেখা যেতে পারে তা নিশ্চিত করে, লিও গ্রস আরও এগিয়ে যাওয়ার সিদ্ধান্ত নেন এবং বন্ডের দৈর্ঘ্য এবং আদেশ পরিমাপ করতে পারমাণবিক শক্তি মাইক্রোস্কোপ ব্যবহার করেন - রাসায়নিক গঠন বোঝার জন্য মূল পরামিতি, এবং সেই কারণে পদার্থের বৈশিষ্ট্য।
প্রত্যাহার করুন যে বন্ড অর্ডারের পার্থক্য বিভিন্ন ইলেকট্রন ঘনত্ব এবং দুটি পরমাণুর মধ্যে বিভিন্ন আন্তঃপরমাণু দূরত্ব নির্দেশ করে (সাধারণ ভাষায়, একটি ডাবল বন্ড একটি একক বন্ধনের চেয়ে ছোট)। ইথেনে, কার্বন-কার্বন বন্ধনের ক্রম এক, ইথিলিনের মধ্যে এটি দুটি এবং ক্লাসিক অ্যারোমেটিক অণু, বেনজিনে, কার্বন-কার্বন বন্ডের ক্রম একের চেয়ে বড়, তবে দুটির কম এবং 1.5 হিসাবে বিবেচিত হয়।
সাধারণ সুগন্ধি সিস্টেম থেকে প্ল্যানার বা বিশাল পলিকন্ডেন্সড রিং সিস্টেমে যাওয়ার সময় বন্ড অর্ডার নির্ধারণ করা অনেক বেশি কঠিন। এইভাবে, ঘনীভূত পাঁচ- এবং ছয়-মেম্বারযুক্ত কার্বন চক্রের সমন্বয়ে গঠিত ফুলেরিনে বন্ডের ক্রম এক থেকে দুই পর্যন্ত যেকোনো মান নিতে পারে। একই অনিশ্চয়তা তাত্ত্বিকভাবে পলিসাইক্লিক অ্যারোমেটিক যৌগের ক্ষেত্রে প্রযোজ্য।
2012 সালে, লিও গ্রস, ফ্যাবিয়ান মোহনের সাথে একসাথে দেখিয়েছিলেন যে কার্বন মনোক্সাইডের সাথে পরিবর্তিত একটি ধাতব নন-কন্টাক্ট প্রোব সহ একটি পারমাণবিক শক্তি মাইক্রোস্কোপ পরমাণু এবং আন্তঃপরমাণু দূরত্বের মধ্যে চার্জের বন্টনের পার্থক্য পরিমাপ করতে পারে - অর্থাৎ, বন্ড অর্ডারের সাথে সম্পর্কিত পরামিতিগুলি ( বিজ্ঞান, 2012, 337, 6100, 1326–1329, doi: 10.1126/science.1225621)।
এটি করার জন্য, তারা ফুলেরিনে দুটি ধরণের রাসায়নিক বন্ধন অধ্যয়ন করেছিল - একটি কার্বন-কার্বন বন্ধন, যা C 60 ফুলেরিনের দুটি ছয়-সদস্যযুক্ত কার্বন-ধারণকারী চক্রের জন্য সাধারণ এবং একটি কার্বন-কার্বন বন্ধন, পাঁচ- এবং ছয়-সদস্যের মধ্যে সাধারণ। চক্র একটি পারমাণবিক বল অণুবীক্ষণ যন্ত্র দেখিয়েছে যে ছয় সদস্যের রিংগুলির ঘনীভবনের ফলে একটি বন্ধন তৈরি হয় যা C 6 এবং C 5 চক্রীয় টুকরোগুলির ঘনীভবনের চেয়ে খাটো এবং উচ্চতর হয়। হেক্সাবেনজোকোরোনেনে রাসায়নিক বন্ধনের বৈশিষ্ট্যগুলির অধ্যয়ন, যেখানে আরও ছয়টি C6 চক্র প্রতিসমভাবে কেন্দ্রীয় C6 চক্রের চারপাশে অবস্থিত, কোয়ান্টাম রাসায়নিক মডেলিংয়ের ফলাফল নিশ্চিত করেছে, যা অনুসারে অর্ডারটি সি-সি সংযোগকেন্দ্রীয় রিং (চিত্র 4 তে অক্ষর i) পেরিফেরাল চক্রের সাথে এই রিংকে একত্রিত করে এমন বন্ধনগুলির চেয়ে বড় হতে হবে (চিত্র 4, চিঠিতে j) নয়টি ছয় সদস্যের রিং সমন্বিত আরও জটিল পলিসাইক্লিক অ্যারোমেটিক হাইড্রোকার্বনের জন্যও অনুরূপ ফলাফল পাওয়া গেছে।
বন্ড অর্ডার এবং আন্তঃপরমাণু দূরত্ব, অবশ্যই, জৈব রসায়নবিদদের জন্য আগ্রহের বিষয় ছিল, তবে যারা রাসায়নিক বন্ধনের তত্ত্ব, প্রতিক্রিয়ার পূর্বাভাস এবং রাসায়নিক বিক্রিয়ার প্রক্রিয়াগুলির অধ্যয়নে নিযুক্ত ছিলেন তাদের জন্য এটি আরও গুরুত্বপূর্ণ ছিল। তবুও, প্রাকৃতিক যৌগগুলির গঠন অধ্যয়নের ক্ষেত্রে সিন্থেটিক রসায়নবিদ এবং বিশেষজ্ঞরা উভয়েই অবাক হয়েছিলেন: এটি প্রমাণিত হয়েছিল যে পারমাণবিক শক্তি মাইক্রোস্কোপ NMR বা IR স্পেকট্রোস্কোপির মতো একইভাবে অণুর গঠন স্থাপন করতে ব্যবহার করা যেতে পারে। তদুপরি, এটি এমন প্রশ্নের একটি দ্ব্যর্থহীন উত্তর দেয় যা এই পদ্ধতিগুলি মোকাবেলা করতে অক্ষম।
ফটোগ্রাফি থেকে সিনেমা
2010 সালে, একই লিও গ্রস এবং রেইনার এবেল দ্ব্যর্থহীনভাবে একটি প্রাকৃতিক যৌগের গঠন স্থাপন করতে সক্ষম হয়েছিল - সেফাল্যান্ডল এ, একটি ব্যাকটেরিয়া থেকে বিচ্ছিন্ন। ডার্মাকোকাস অ্যাবিসি(প্রকৃতির রসায়ন, 2010, 2, 821–825, doi: 10.1038/nchem.765)। cephalandol A এর গঠনটি আগে গণ স্পেকট্রোমেট্রি ব্যবহার করে নির্ধারণ করা হয়েছিল, কিন্তু এই যৌগের NMR স্পেকট্রার বিশ্লেষণ এর গঠনের প্রশ্নের একটি দ্ব্যর্থহীন উত্তর দেয়নি: চারটি রূপ সম্ভব ছিল। একটি পারমাণবিক শক্তি মাইক্রোস্কোপ ব্যবহার করে, গবেষকরা অবিলম্বে চারটি কাঠামোর মধ্যে দুটিকে বাতিল করে দেন এবং AFM এবং কোয়ান্টাম রাসায়নিক মডেলিংয়ের মাধ্যমে প্রাপ্ত ফলাফলের তুলনা করে বাকি দুটির সঠিক পছন্দ করেন। কাজটি কঠিন হয়ে উঠল: পেন্টাসিন, ফুলেরিন এবং করোনেনের বিপরীতে, সিফাল্যান্ডল এ কেবল কার্বন এবং হাইড্রোজেন পরমাণুই ধারণ করে না, উপরন্তু, এই অণুর কোনও প্রতিসাম্য সমতল নেই (চিত্র 5) - তবে এই সমস্যাটিও সমাধান করা হয়েছিল।
আরও নিশ্চিতকরণ যে পারমাণবিক শক্তি মাইক্রোস্কোপ একটি বিশ্লেষণাত্মক হাতিয়ার হিসাবে ব্যবহার করা যেতে পারে, তখনকার ওসাকা ইউনিভার্সিটি স্কুল অফ ইঞ্জিনিয়ারিংয়ের অস্কার কুস্তানজের গ্রুপ থেকে এসেছে। তিনি দেখিয়েছেন কিভাবে, AFM ব্যবহার করে পরমাণুর মধ্যে পার্থক্য করা যায় যেগুলো কার্বন এবং হাইড্রোজেনের চেয়ে অনেক কম পরমাণুর থেকে আলাদা। প্রকৃতি, 2007, 446, 64–67, doi: 10.1038/nature05530)। কুস্তানজ সিলিকন, টিন এবং সীসা সমন্বিত একটি সংকর সারফেস তদন্ত করেছেন যার প্রতিটি উপাদানের একটি পরিচিত বিষয়বস্তু রয়েছে। অসংখ্য পরীক্ষা-নিরীক্ষার ফলস্বরূপ, তিনি খুঁজে পেয়েছেন যে AFM প্রোবের ডগা এবং বিভিন্ন পরমাণুর মধ্যে যে বল উৎপন্ন হয় তা ভিন্ন হয় (চিত্র 6)। উদাহরণস্বরূপ, সিলিকন পরীক্ষা করার সময় সবচেয়ে শক্তিশালী মিথস্ক্রিয়া পরিলক্ষিত হয়েছিল, এবং সীসা পরীক্ষা করার সময় সবচেয়ে দুর্বল মিথস্ক্রিয়া পরিলক্ষিত হয়েছিল।
এটি অনুমান করা হয় যে ভবিষ্যতে পৃথক পরমাণুর স্বীকৃতির জন্য পারমাণবিক শক্তি মাইক্রোস্কোপির ফলাফলগুলি NMR-এর ফলাফলগুলির মতো একইভাবে প্রক্রিয়া করা হবে - আপেক্ষিক মানগুলির তুলনা করে। যেহেতু সেন্সর সুচের সঠিক গঠন নিয়ন্ত্রণ করা কঠিন, সেন্সর এবং বিভিন্ন পৃষ্ঠের পরমাণুর মধ্যে শক্তির নিখুঁত মান পরীক্ষামূলক অবস্থা এবং ডিভাইসের ব্র্যান্ডের উপর নির্ভর করে, তবে যে কোনও রচনা এবং আকৃতির জন্য এই শক্তিগুলির অনুপাত প্রতিটি রাসায়নিক উপাদানের জন্য সেন্সর স্থির থাকে।
2013 সালে, রাসায়নিক বিক্রিয়ার আগে এবং পরে পৃথক অণুগুলির ছবি প্রাপ্ত করার জন্য AFM ব্যবহার করার প্রথম উদাহরণ: প্রতিক্রিয়াটির পণ্য এবং মধ্যবর্তী থেকে একটি "ফটোসেট" তৈরি করা হয়, যা পরে এক ধরণের ডকুমেন্টারি ফিল্মে মাউন্ট করা যেতে পারে ( বিজ্ঞান, 2013, 340, 6139, 1434–1437; doi: 10.1126/science.1238187)।
বার্কলেতে ক্যালিফোর্নিয়া বিশ্ববিদ্যালয়ের ফেলিক্স ফিশার এবং মাইকেল ক্রোমি পৃষ্ঠে রৌপ্য প্রয়োগ করেছিলেন 1,2-bis[(2-ইথিনাইলফেনাইল)ইথিনাইল]বেনজিন, অণুগুলিকে চিত্রিত করে এবং সাইক্লাইজেশন শুরু করার জন্য পৃষ্ঠকে উত্তপ্ত করে। মূল অণুর অর্ধেক পলিসাইক্লিক অ্যারোমেটিক স্ট্রাকচারে পরিণত হয়েছে, যার মধ্যে পাঁচটি ছয়-সদস্য এবং দুটি পাঁচ-সদস্য রিং রয়েছে। অণুগুলির আরেকটি চতুর্থাংশ একটি চার-সদস্যীয় চক্র এবং দুটি পাঁচ-সদস্যীয় চক্র (চিত্র 7) এর মাধ্যমে সংযুক্ত চারটি ছয়-সদস্যীয় চক্রের সমন্বয়ে গঠন তৈরি করে। অবশিষ্ট পণ্যগুলি ছিল অলিগোমেরিক কাঠামো এবং একটি নগণ্য পরিমাণে, পলিসাইক্লিক আইসোমার।
এই ফলাফল দুইবার গবেষকদের অবাক করেছে। প্রথমত, প্রতিক্রিয়া চলাকালীন শুধুমাত্র দুটি প্রধান পণ্য গঠিত হয়েছিল। দ্বিতীয়ত, তাদের গঠন বিস্ময় সৃষ্টি করেছিল। ফিশার নোট করেছেন যে রাসায়নিক অন্তর্দৃষ্টি এবং অভিজ্ঞতার কারণে কয়েক ডজন সম্ভাব্য প্রতিক্রিয়া পণ্য আঁকা সম্ভব হয়েছিল, তবে তাদের কোনওটিই পৃষ্ঠের উপর গঠিত যৌগগুলির সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ ছিল না। এটা সম্ভব যে সাবস্ট্রেটের সাথে প্রাথমিক পদার্থের মিথস্ক্রিয়া অ্যাটিপিকাল রাসায়নিক প্রক্রিয়াগুলির সংঘটনে অবদান রাখে।
স্বাভাবিকভাবেই, রাসায়নিক বন্ধনের গবেষণায় প্রথম গুরুতর সাফল্যের পর, কিছু গবেষক দুর্বল এবং কম অধ্যয়ন করা আন্তঃআণবিক মিথস্ক্রিয়া, বিশেষত, হাইড্রোজেন বন্ধন পর্যবেক্ষণ করতে AFM ব্যবহার করার সিদ্ধান্ত নেন। যাইহোক, এই এলাকায় কাজ সবে শুরু হয়, এবং তাদের ফলাফল পরস্পরবিরোধী। সুতরাং, কিছু প্রকাশনায় জানা গেছে যে পারমাণবিক বল মাইক্রোস্কোপি হাইড্রোজেন বন্ধন পর্যবেক্ষণ করা সম্ভব করেছে ( বিজ্ঞান, 2013, 342, 6158, 611–614, doi: 10.1126/science.1242603), অন্যদের মধ্যে তারা যুক্তি দেয় যে ডিভাইসের নকশা বৈশিষ্ট্যগুলির কারণে এগুলি কেবল নিদর্শন, এবং পরীক্ষামূলক ফলাফলগুলি আরও যত্ন সহকারে ব্যাখ্যা করা উচিত ( শারীরিক পর্যালোচনা চিঠি, 2014, 113, 186102, doi:10.1103/PhysRevLett.113.186102) পারমাণবিক বল মাইক্রোস্কোপি ব্যবহার করে হাইড্রোজেন এবং অন্যান্য আন্তঃআণবিক মিথস্ক্রিয়া পর্যবেক্ষণ করা সম্ভব কিনা এই প্রশ্নের চূড়ান্ত উত্তর সম্ভবত এই দশকে ইতিমধ্যেই পাওয়া যাবে। এটি করার জন্য, কমপক্ষে কয়েকবার AFM রেজোলিউশন বাড়াতে হবে এবং কীভাবে শব্দ ছাড়াই চিত্রগুলি পেতে হয় তা শিখতে হবে ( শারীরিক পর্যালোচনা বি, 2014, 90, 085421, doi:10.1103/PhysRevB.90.085421).
এক অণুর সংশ্লেষণ
দক্ষ হাতে, STM এবং AFM উভয়ই পদার্থ অধ্যয়ন করতে সক্ষম যন্ত্র থেকে বস্তুর গঠনকে দিকনির্দেশনামূলকভাবে পরিবর্তন করতে সক্ষম যন্ত্রে রূপান্তরিত হয়। এই ডিভাইসগুলির সাহায্যে, ইতিমধ্যেই "সবচেয়ে ছোট রাসায়নিক পরীক্ষাগার" প্রাপ্ত করা সম্ভব হয়েছে, যেখানে ফ্লাস্কের পরিবর্তে একটি সাবস্ট্রেট ব্যবহার করা হয় এবং বিক্রিয়কগুলির মোল বা মিলিমোলের পরিবর্তে পৃথক অণু ব্যবহার করা হয়।
উদাহরণস্বরূপ, 2016 সালে, তাকাশি কুমাগাইয়ের নেতৃত্বে বিজ্ঞানীদের একটি আন্তর্জাতিক দল অ-সংযোগহীন পারমাণবিক বল মাইক্রোস্কোপি ব্যবহার করে পোরফাইসিন অণুকে তার একটি ফর্ম থেকে অন্য ফর্মে স্থানান্তর করতে ( প্রকৃতির রসায়ন, 2016, 8, 935–940, doi: 10.1038/nchem.2552)। পোরফাইসিনকে পোরফাইরিনের একটি পরিবর্তন হিসাবে বিবেচনা করা যেতে পারে, যার ভিতরের চক্রে চারটি নাইট্রোজেন পরমাণু এবং দুটি হাইড্রোজেন পরমাণু রয়েছে। AFM প্রোবের কম্পনগুলি এই হাইড্রোজেনগুলিকে একটি নাইট্রোজেন পরমাণু থেকে অন্যটিতে স্থানান্তর করার জন্য পোরফাইসিন অণুতে পর্যাপ্ত শক্তি স্থানান্তর করে এবং ফলস্বরূপ, এই অণুর একটি "মিরর ইমেজ" প্রাপ্ত হয়েছিল (চিত্র 8)।
অপ্রতিরোধ্য লিও গ্রসের নেতৃত্বে দলটি আরও দেখিয়েছিল যে একটি একক অণুর প্রতিক্রিয়া শুরু করা সম্ভব - তারা ডিব্রোমোঅ্যানথ্রাসিনকে দশ-সদস্যযুক্ত চক্রীয় ডাইনে পরিণত করেছে (চিত্র 9; প্রকৃতির রসায়ন, 2015, 7, 623–628, doi: 10.1038/nchem.2300)। কুমাগাই এট অন্যান্যের বিপরীতে, তারা অণু সক্রিয় করতে একটি স্ক্যানিং টানেলিং মাইক্রোস্কোপ ব্যবহার করেছিল এবং একটি পারমাণবিক শক্তি মাইক্রোস্কোপ ব্যবহার করে প্রতিক্রিয়ার ফলাফল পর্যবেক্ষণ করা হয়েছিল।
একটি স্ক্যানিং টানেলিং মাইক্রোস্কোপ এবং একটি পারমাণবিক শক্তি মাইক্রোস্কোপের সম্মিলিত ব্যবহার এমনকি এমন একটি অণু প্রাপ্ত করাও সম্ভব করেছে যা ক্লাসিক্যাল কৌশল এবং পদ্ধতি ব্যবহার করে সংশ্লেষিত করা যায় না ( প্রকৃতি ন্যানো প্রযুক্তি, 2017, 12, 308–311, doi: 10.1038/nnano.2016.305)। এই ট্রায়াঙ্গুলিন হল একটি অস্থির সুগন্ধযুক্ত ডিরাডিকাল, যার অস্তিত্ব ছয় দশক আগে ভবিষ্যদ্বাণী করা হয়েছিল, কিন্তু সংশ্লেষণের সমস্ত প্রচেষ্টা ব্যর্থ হয়েছিল (চিত্র 10)। নিকো পাভলিসেকের গোষ্ঠীর রসায়নবিদরা এসটিএম ব্যবহার করে তার পূর্বসূরি থেকে দুটি হাইড্রোজেন পরমাণু অপসারণ করে এবং AFM ব্যবহার করে সিন্থেটিক ফলাফল নিশ্চিত করে কাঙ্ক্ষিত যৌগটি পেয়েছিলেন।
এটা অনুমান করা হয় যে জৈব রসায়নে পারমাণবিক শক্তি মাইক্রোস্কোপির প্রয়োগে নিবেদিত কাজের সংখ্যা বাড়তে থাকবে। বর্তমানে, আরও বেশি সংখ্যক বিজ্ঞানী প্রতিক্রিয়ার পৃষ্ঠে পুনরাবৃত্তি করার চেষ্টা করছেন, সুপরিচিত "সমাধান রসায়ন"। কিন্তু সম্ভবত সিন্থেটিক রসায়নবিদরা সমাধানে সেই প্রতিক্রিয়াগুলি পুনরুত্পাদন করতে শুরু করবেন যা মূলত AFM ব্যবহার করে পৃষ্ঠের উপর সঞ্চালিত হয়েছিল।
নির্জীব থেকে জীবন্ত
পারমাণবিক শক্তি মাইক্রোস্কোপের ক্যান্টিলিভার এবং প্রোবগুলি কেবল বিশ্লেষণাত্মক অধ্যয়ন বা বহিরাগত অণুর সংশ্লেষণের জন্য নয়, প্রয়োগ করা সমস্যা সমাধানের জন্যও ব্যবহার করা যেতে পারে। ওষুধে AFM ব্যবহারের ঘটনাগুলি ইতিমধ্যেই পরিচিত, উদাহরণস্বরূপ, ক্যান্সারের প্রাথমিক নির্ণয়ের জন্য, এবং এখানে পথপ্রদর্শক হলেন একই ক্রিস্টোফার গারবার, যিনি পারমাণবিক শক্তি মাইক্রোস্কোপির নীতি এবং AFM তৈরির বিকাশে হাত রেখেছিলেন।
এইভাবে, গারবার মেলানোমাতে রাইবোনিউক্লিক অ্যাসিডের বিন্দু মিউটেশন (বায়োপসির ফলে প্রাপ্ত উপাদানের উপর) নির্ধারণ করতে AFM শেখাতে সক্ষম হন। এটি করার জন্য, একটি পারমাণবিক শক্তি মাইক্রোস্কোপের সোনার ক্যান্টিলিভারকে অলিগোনিউক্লিওটাইড দিয়ে সংশোধন করা হয়েছিল যা আরএনএর সাথে আন্তঃআণবিক মিথস্ক্রিয়ায় প্রবেশ করতে পারে এবং এই মিথস্ক্রিয়াটির শক্তি এখনও পাইজোইলেক্ট্রিক প্রভাবের কারণে পরিমাপ করা যেতে পারে। AFM সেন্সরের সংবেদনশীলতা এত বেশি যে এটি ইতিমধ্যে জনপ্রিয় CRISPR-Cas9 জিনোম সম্পাদনা পদ্ধতির কার্যকারিতা অধ্যয়ন করতে ব্যবহৃত হচ্ছে। এটি বিভিন্ন প্রজন্মের গবেষকদের দ্বারা তৈরি প্রযুক্তিগুলিকে একত্রিত করে৷
রাজনৈতিক তত্ত্বগুলির একটির ক্লাসিক ব্যাখ্যা করে, আমরা বলতে পারি যে আমরা ইতিমধ্যে পারমাণবিক শক্তি মাইক্রোস্কোপির সীমাহীন সম্ভাবনা এবং অক্ষয়তা দেখতে পাচ্ছি এবং এই প্রযুক্তিগুলির আরও বিকাশের সাথে সামনে কী রয়েছে তা খুব কমই কল্পনা করতে পারি। কিন্তু আজও, স্ক্যানিং টানেলিং মাইক্রোস্কোপ এবং পারমাণবিক শক্তি মাইক্রোস্কোপ আমাদের পরমাণু দেখতে এবং তাদের স্পর্শ করার সুযোগ দেয়। আমরা বলতে পারি যে এটি শুধুমাত্র আমাদের চোখের একটি সম্প্রসারণ নয়, যা আমাদের পরমাণু এবং অণুগুলির মাইক্রোকসম দেখতে দেয়, তবে নতুন চোখ, নতুন আঙ্গুলগুলি যা এই মাইক্রোকসমকে স্পর্শ করতে পারে এবং এটি নিয়ন্ত্রণ করতে পারে।
একটি পরমাণু (গ্রীক "অবিভাজ্য" থেকে) একবার মাইক্রোস্কোপিক মাত্রার পদার্থের ক্ষুদ্রতম কণা, একটি রাসায়নিক উপাদানের ক্ষুদ্রতম অংশ যা এর বৈশিষ্ট্য বহন করে। পরমাণুর উপাদান - প্রোটন, নিউট্রন, ইলেকট্রন - এই বৈশিষ্ট্যগুলি আর নেই এবং এগুলি একসাথে গঠন করে। সমযোজী পরমাণু অণু গঠন করে। বিজ্ঞানীরা পরমাণুর বৈশিষ্ট্যগুলি অধ্যয়ন করেন এবং যদিও তারা ইতিমধ্যেই বেশ ভালভাবে অধ্যয়ন করেছেন, তারা নতুন কিছু খুঁজে পাওয়ার সুযোগটি মিস করেন না - বিশেষত, নতুন উপাদান এবং নতুন পরমাণু তৈরির ক্ষেত্রে (পর্যায় সারণী চালিয়ে যাওয়া)। একটি পরমাণুর ভরের 99.9% নিউক্লিয়াসে থাকে।
শিরোনাম দ্বারা ভয় পাবেন না. ন্যাশনাল অ্যাক্সিলারেটর ল্যাবরেটরি এসএলএসি-এর কর্মীদের দ্বারা দুর্ঘটনাক্রমে তৈরি করা ব্ল্যাক হোলটি আকারে শুধুমাত্র একটি পরমাণুতে পরিণত হয়েছিল, তাই কিছুই আমাদের হুমকি দেয় না। এবং "ব্ল্যাক হোল" নামটি শুধুমাত্র গবেষকদের দ্বারা পর্যবেক্ষণ করা ঘটনাটিকে দূরবর্তীভাবে বর্ণনা করে। বিশ্বের সবচেয়ে শক্তিশালী এক্স-রে লেজারের কথা আমরা বারবার বলেছি, যার নাম
এই ফটোতে আপনি একটি পরমাণুর চারপাশে একটি ইলেকট্রনের কক্ষপথের প্রথম সরাসরি চিত্রটি দেখছেন - আসলে, একটি পরমাণুর তরঙ্গ ফাংশন!
একটি হাইড্রোজেন পরমাণুর কক্ষপথের কাঠামোর একটি ফটোগ্রাফ ক্যাপচার করতে, গবেষকরা সর্বশেষ কোয়ান্টাম মাইক্রোস্কোপ ব্যবহার করেছেন, একটি অবিশ্বাস্য ডিভাইস যা বিজ্ঞানীদের কোয়ান্টাম পদার্থবিজ্ঞানের রাজ্যে পিয়ার করতে দেয়।
একটি পরমাণুতে স্থানের অরবিটাল গঠন একটি ইলেকট্রন দ্বারা দখল করা হয়। কিন্তু পদার্থের এই মাইক্রোস্কোপিক বৈশিষ্ট্যগুলি বর্ণনা করার জন্য, বিজ্ঞানীরা তরঙ্গ ফাংশনের উপর নির্ভর করেন, কণার কোয়ান্টাম অবস্থা বর্ণনা করার গাণিতিক উপায়, যেমন তারা স্থান এবং সময়ে কীভাবে আচরণ করে।
একটি নিয়ম হিসাবে, শ্রোডিঙ্গার সমীকরণের মতো সূত্রগুলি কণার অবস্থা বর্ণনা করতে কোয়ান্টাম পদার্থবিদ্যায় ব্যবহৃত হয়।
গবেষকদের পথে বাধা
এখন পর্যন্ত, বিজ্ঞানীরা আসলে তরঙ্গের কার্যকারিতা পর্যবেক্ষণ করেননি। একটি একা ইলেক্ট্রনের সঠিক অবস্থান বা গতিবেগ ধরার চেষ্টা করা মাছিদের একটি ঝাঁক ধরার চেষ্টা করার মতো ছিল। প্রত্যক্ষ পর্যবেক্ষণগুলি একটি খুব অপ্রীতিকর ঘটনা দ্বারা বিকৃত হয়েছিল - কোয়ান্টাম কোহেরেন্স।
সমস্ত কোয়ান্টাম অবস্থা পরিমাপ করতে, আপনার একটি যন্ত্রের প্রয়োজন যা সময়ের সাথে সাথে একটি কণার অবস্থার অনেক পরিমাপ নিতে পারে।
কিন্তু কিভাবে একটি কোয়ান্টাম কণা ইতিমধ্যে মাইক্রোস্কোপিক অবস্থা বৃদ্ধি? উত্তর পেয়েছেন একদল আন্তর্জাতিক গবেষক। একটি কোয়ান্টাম মাইক্রোস্কোপের সাহায্যে, একটি যন্ত্র যা সরাসরি পারমাণবিক কাঠামো পর্যবেক্ষণ করতে ফটোয়োনাইজেশন ব্যবহার করে।
জনপ্রিয় জার্নাল ফিজিক্যাল রিভিউ লেটারস-এ তার নিবন্ধে, নেদারল্যান্ডসের ইনস্টিটিউট অফ মলিকুলার ফিজিক্স (AMOLF)-এর আনেটা স্টোডোলনা বর্ণনা করেছেন যে কীভাবে তিনি এবং তার দল একটি স্থির বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রে স্থাপিত একটি হাইড্রোজেন পরমাণুর নোডাল ইলেক্ট্রন অরবিটাল কাঠামো অর্জন করেছিলেন।
কাজের পদ্ধতি
লেজার পালস দিয়ে বিকিরণ করার পরে, আয়নিত ইলেকট্রনগুলি তাদের কক্ষপথ ছেড়ে চলে যায় এবং পরিমাপিত ট্র্যাজেক্টোরি বরাবর একটি 2D ডিটেক্টরে পড়ে (ডাবল মাইক্রোচ্যানেল প্লেট। ডিটেক্টরটি ক্ষেত্রেরই লম্বভাবে অবস্থিত)। ডিটেক্টরের সাথে সংঘর্ষের আগে ইলেক্ট্রনগুলি ভ্রমণ করতে পারে এমন অনেক ট্র্যাজেক্টোরি রয়েছে। এটি গবেষকদের হস্তক্ষেপের নিদর্শনগুলির একটি সেট প্রদান করে, মডেল যা তরঙ্গ ফাংশনের নোডাল কাঠামো প্রতিফলিত করে।
গবেষকরা একটি ইলেক্ট্রোস্ট্যাটিক লেন্স ব্যবহার করেছেন যা ইলেকট্রনের বহির্গামী তরঙ্গকে 20,000 বারের বেশি বাড়িয়ে দেয়।
হাইড্রোজেন পরমাণু ইলেকট্রন মেঘ ক্যাপচার. এবং যদিও আধুনিক পদার্থবিদরা এমনকি অ্যাক্সিলারেটরের সাহায্যে প্রোটনের আকৃতি নির্ধারণ করতে পারেন, হাইড্রোজেন পরমাণু, দৃশ্যত, ক্ষুদ্রতম বস্তুই থাকবে, যার চিত্রটি একটি ফটোগ্রাফকে কল করার অর্থ বহন করে। "Lenta.ru" মাইক্রোওয়ার্ল্ডের ছবি তোলার আধুনিক পদ্ধতির একটি ওভারভিউ উপস্থাপন করে।
কঠোরভাবে বলতে গেলে, আজকাল প্রায় কোনও সাধারণ ফটোগ্রাফি বাকি নেই। যে ছবিগুলিকে আমরা অভ্যাসগতভাবে ফটোগ্রাফ বলি এবং পাওয়া যায়, উদাহরণস্বরূপ, যেকোন Lenta.ru ফটো প্রবন্ধে, আসলে কম্পিউটার মডেল। একটি বিশেষ ডিভাইসে একটি আলো-সংবেদনশীল ম্যাট্রিক্স (প্রথাগতভাবে এটিকে এখনও "ক্যামেরা" বলা হয়) বিভিন্ন বর্ণালী রেঞ্জে আলোর তীব্রতার স্থানিক বন্টন নির্ধারণ করে, নিয়ন্ত্রণ ইলেকট্রনিক্স এই ডেটাটিকে ডিজিটাল আকারে সংরক্ষণ করে, এবং তারপরে অন্য একটি ইলেকট্রনিক সার্কিট, ভিত্তিক। এই ডেটাতে, লিকুইড ক্রিস্টাল ডিসপ্লেতে ট্রানজিস্টরকে একটি কমান্ড দেয়। ফিল্ম, কাগজ, তাদের প্রক্রিয়াকরণের জন্য বিশেষ সমাধান - এই সব বহিরাগত হয়ে উঠেছে। এবং যদি আমরা শব্দটির আক্ষরিক অর্থ মনে রাখি, তাহলে ফটোগ্রাফি হল "হালকা পেইন্টিং"। তাই বলে কি বিজ্ঞানীরা সফল হয়েছেন আলোকচিত্রএকটি পরমাণু, শুধুমাত্র প্রচলিত একটি ন্যায্য পরিমাণ সঙ্গে সম্ভব.
সমস্ত জ্যোতির্বিজ্ঞানের অর্ধেকেরও বেশি ছবি দীর্ঘকাল ধরে নেওয়া হয়েছে ইনফ্রারেড, অতিবেগুনী এবং এক্স-রে টেলিস্কোপ দ্বারা। ইলেক্ট্রন অণুবীক্ষণ যন্ত্র আলো দিয়ে নয়, একটি ইলেকট্রন রশ্মি দিয়ে বিকিরণ করে, যখন পারমাণবিক বল অণুবীক্ষণ যন্ত্র একটি সুই দিয়ে নমুনার ত্রাণ স্ক্যান করে। এক্স-রে মাইক্রোস্কোপ এবং ম্যাগনেটিক রেজোন্যান্স ইমেজিং স্ক্যানার রয়েছে। এই সমস্ত ডিভাইসগুলি আমাদের বিভিন্ন বস্তুর সঠিক চিত্র দেয় এবং সত্য যে এখানে "হালকা পেইন্টিং" এর কথা বলার প্রয়োজন নেই তা সত্ত্বেও, আমরা এখনও এই ধরনের ছবিগুলিকে ফটোগ্রাফ বলার অনুমতি দিই।
প্রোটনের আকৃতি বা কণার অভ্যন্তরে কোয়ার্কের বন্টন নির্ধারণের জন্য পদার্থবিদদের পরীক্ষাগুলি পর্দার আড়ালে থাকবে; আমাদের গল্প সীমাবদ্ধ থাকবে পরমাণুর মাপকাঠিতে।
অপটিক্স কখনই পুরানো হয় না
এটি 20 শতকের দ্বিতীয়ার্ধে পরিণত হয়েছিল, অপটিক্যাল মাইক্রোস্কোপগুলির এখনও বিকাশের জায়গা রয়েছে। জৈবিক এবং চিকিৎসা গবেষণায় একটি সংজ্ঞায়িত মুহূর্ত ছিল ফ্লুরোসেন্ট রঞ্জকগুলির আবির্ভাব এবং নির্দিষ্ট কিছু পদার্থকে বেছে বেছে লেবেল করার পদ্ধতি। এটি "শুধু নতুন পেইন্ট" ছিল না, এটি একটি বাস্তব বিপ্লব ছিল।
সাধারণ ভুল ধারণার বিপরীতে, ফ্লুরোসেন্স মোটেও অন্ধকারে একটি আভা নয় (পরবর্তীটিকে লুমিনেসেন্স বলা হয়)। এটি একটি নির্দিষ্ট শক্তির কোয়ান্টা শোষণের ঘটনা (বলুন, নীল আলো) নিম্ন শক্তির অন্যান্য কোয়ান্টার পরবর্তী নির্গমনের সাথে এবং সেই অনুযায়ী, একটি ভিন্ন আলো (যখন নীল শোষিত হবে, সবুজ নির্গত হবে)। আপনি যদি এমন একটি ফিল্টার রাখেন যা কেবলমাত্র রঞ্জক দ্বারা নির্গত কোয়ান্টাকে অতিক্রম করতে দেয় এবং আলোকে ব্লক করে যা ফ্লুরোসেন্স সৃষ্টি করে, আপনি রঞ্জকগুলির উজ্জ্বল দাগ সহ একটি অন্ধকার পটভূমি দেখতে পাবেন এবং রঞ্জকগুলি নমুনাটিকে অত্যন্ত নির্বাচনীভাবে রঙ করতে পারে। .
উদাহরণস্বরূপ, আপনি সাইটোস্কেলটনে দাগ দিতে পারেন স্নায়ু কোষলাল রঙে, সবুজে সিন্যাপ্স এবং নীলে নিউক্লিয়াস। আপনি একটি ফ্লুরোসেন্ট লেবেল তৈরি করতে পারেন যা আপনাকে কিছু শর্তে কোষ দ্বারা সংশ্লেষিত ঝিল্লি বা অণুতে প্রোটিন রিসেপ্টর সনাক্ত করতে দেয়। ইমিউনোহিস্টোকেমিক্যাল স্টেনিংয়ের পদ্ধতি জৈবিক বিজ্ঞানে বিপ্লব ঘটিয়েছে। এবং যখন জেনেটিক ইঞ্জিনিয়াররা ফ্লুরোসেন্ট প্রোটিন দিয়ে ট্রান্সজেনিক প্রাণী তৈরি করতে শিখেছিল, তখন এই পদ্ধতিটি একটি পুনর্জন্ম অনুভব করেছিল: উদাহরণস্বরূপ, বিভিন্ন রঙে আঁকা নিউরন সহ ইঁদুরগুলি বাস্তবে পরিণত হয়েছিল।
এছাড়াও, ইঞ্জিনিয়াররা তথাকথিত কনফোকাল মাইক্রোস্কোপির একটি পদ্ধতি নিয়ে এসেছিলেন (এবং অনুশীলন করেছিলেন)। এর সারমর্মটি এই সত্যের মধ্যে রয়েছে যে মাইক্রোস্কোপটি খুব পাতলা স্তরের উপর ফোকাস করে এবং একটি বিশেষ ডায়াফ্রাম এই স্তরের বাইরের বস্তু দ্বারা তৈরি আলোকে কেটে দেয়। এই ধরনের একটি অণুবীক্ষণ যন্ত্র ক্রমানুসারে উপরে থেকে নীচের দিকে একটি নমুনা স্ক্যান করতে পারে এবং চিত্রগুলির একটি স্ট্যাক পেতে পারে, যা একটি ত্রিমাত্রিক মডেলের জন্য একটি প্রস্তুত ভিত্তি।
লেজার এবং অত্যাধুনিক অপটিক্যাল বিম কন্ট্রোল সিস্টেমের ব্যবহার উজ্জ্বল আলোর অধীনে সূক্ষ্ম জৈবিক নমুনাগুলির রঞ্জক বিবর্ণ এবং শুকানোর সমস্যা সমাধান করা সম্ভব করেছে: লেজার রশ্মি কেবল তখনই নমুনাটি স্ক্যান করে যখন এটি ইমেজিংয়ের জন্য প্রয়োজনীয়। এবং একটি সংকীর্ণ ক্ষেত্র সহ একটি আইপিসের মাধ্যমে একটি বড় প্রস্তুতি পরীক্ষা করার সময় এবং শ্রম নষ্ট না করার জন্য, প্রকৌশলীরা একটি স্বয়ংক্রিয় স্ক্যানিং সিস্টেমের প্রস্তাব করেছিলেন: আপনি একটি আধুনিক মাইক্রোস্কোপের অবজেক্ট স্টেজে একটি নমুনা সহ একটি গ্লাস রাখতে পারেন, এবং ডিভাইসটি স্বাধীনভাবে পুরো নমুনার একটি বড় আকারের প্যানোরামা ক্যাপচার করবে। একই সময়ে, সঠিক জায়গায়, তিনি ফোকাস করবেন এবং তারপরে অনেকগুলি ফ্রেম একসাথে আঠালো করবেন।
কিছু অণুবীক্ষণ যন্ত্র জীবিত ইঁদুর, ইঁদুর, বা অন্তত ছোট অমেরুদণ্ডী প্রাণীদের মিটমাট করতে পারে। অন্যরা একটি সামান্য বৃদ্ধি দেয়, কিন্তু একটি এক্স-রে মেশিনের সাথে মিলিত হয়। কম্পনের হস্তক্ষেপ দূর করার জন্য, অনেকগুলিকে একটি সাবধানে নিয়ন্ত্রিত মাইক্রোক্লিমেট সহ বাড়ির ভিতরে বেশ কয়েক টন ওজনের বিশেষ টেবিলে মাউন্ট করা হয়। এই ধরনের সিস্টেমের খরচ অন্যান্য ইলেক্ট্রন মাইক্রোস্কোপের খরচ ছাড়িয়ে গেছে, এবং সবচেয়ে সুন্দর ফ্রেমের জন্য প্রতিযোগিতা দীর্ঘকাল একটি ঐতিহ্য হয়ে উঠেছে। এছাড়াও, অপটিক্সের উন্নতি অব্যাহত রয়েছে: সর্বোত্তম ধরণের কাচের অনুসন্ধান এবং সর্বোত্তম লেন্স সংমিশ্রণগুলির নির্বাচন থেকে, প্রকৌশলীরা আলোকে ফোকাস করার উপায়গুলিতে চলে গেছে।
জৈবিক গবেষণায় অগ্রগতি অন্যান্য ক্ষেত্রে অগ্রগতির সাথে দীর্ঘকাল ধরে যুক্ত করা হয়েছে তা দেখানোর জন্য আমরা বিশেষভাবে বেশ কয়েকটি প্রযুক্তিগত বিবরণ তালিকাভুক্ত করেছি। কয়েকশ ফটোগ্রাফে স্বয়ংক্রিয়ভাবে দাগযুক্ত কোষের সংখ্যা গণনা করতে সক্ষম এমন কোনও কম্পিউটার না থাকলে, সুপারমাইক্রোস্কোপগুলি খুব কমই কাজে লাগত। এবং ফ্লুরোসেন্ট রঞ্জক ব্যতীত, সমস্ত লক্ষ লক্ষ কোষ একে অপরের থেকে আলাদা করা যায় না, তাই নতুনগুলির গঠন বা পুরানোগুলির মৃত্যু অনুসরণ করা প্রায় অসম্ভব।
প্রকৃতপক্ষে, প্রথম মাইক্রোস্কোপটি একটি ক্ল্যাম্প ছিল যার সাথে একটি গোলাকার লেন্স সংযুক্ত ছিল। এই জাতীয় মাইক্রোস্কোপের একটি অ্যানালগ একটি সাধারণ প্লেয়িং কার্ড হতে পারে যার মধ্যে একটি ছিদ্র এবং এক ফোঁটা জল রয়েছে। কিছু প্রতিবেদন অনুসারে, গত শতাব্দীতে ইতিমধ্যেই কোলিমায় সোনার খনি শ্রমিকরা এই জাতীয় ডিভাইসগুলি ব্যবহার করেছিলেন।
বিচ্যুতি সীমা অতিক্রম
অপটিক্যাল মাইক্রোস্কোপগুলির একটি মৌলিক ত্রুটি রয়েছে। আসল বিষয়টি হ'ল আলোর তরঙ্গের আকার থেকে তরঙ্গদৈর্ঘ্যের চেয়ে অনেক ছোট হওয়া বস্তুগুলির আকার পুনরুদ্ধার করা অসম্ভব: আপনি ঠিক একইভাবে আপনার হাত দিয়ে উপাদানটির সূক্ষ্ম টেক্সচার পরীক্ষা করার চেষ্টা করতে পারেন। পুরু ঢালাই দস্তানা।
বিবর্তনের দ্বারা সৃষ্ট সীমাবদ্ধতাগুলি আংশিকভাবে অতিক্রম করা হয়েছে, এবং পদার্থবিজ্ঞানের আইন লঙ্ঘন ছাড়াই। দুটি পরিস্থিতি অপটিক্যাল মাইক্রোস্কোপগুলিকে বিচ্ছুরণ বাধার নীচে ডুব দিতে সাহায্য করে: সত্য যে প্রতিপ্রভের সময় কোয়ান্টা পৃথক রঞ্জক অণু দ্বারা নির্গত হয় (যা একে অপরের থেকে বেশ দূরে হতে পারে), এবং সত্য যে আলোক তরঙ্গগুলিকে সুপারইম্পোজ করে একটি উজ্জ্বল প্রাপ্ত করা সম্ভব। তরঙ্গদৈর্ঘ্যের চেয়ে ছোট ব্যাস সহ স্পট।
একে অপরের উপর চাপিয়ে দেওয়া হলে, আলোক তরঙ্গ একে অপরকে বাতিল করতে সক্ষম হয়, তাই, নমুনার আলোকসজ্জার পরামিতিগুলি এমন যে ক্ষুদ্রতম সম্ভাব্য এলাকাটি উজ্জ্বল অঞ্চলে পড়ে। গাণিতিক অ্যালগরিদমগুলির সাথে সংমিশ্রণে যা, উদাহরণস্বরূপ, ভূতকে অপসারণ করতে পারে, এই ধরনের দিকনির্দেশক আলো চিত্রের মানের একটি নাটকীয় উন্নতি প্রদান করে। উদাহরণস্বরূপ, একটি অপটিক্যাল মাইক্রোস্কোপ দিয়ে অন্তঃকোষীয় কাঠামো পরীক্ষা করা এবং এমনকি (কনফোকাল মাইক্রোস্কোপির সাথে বর্ণিত পদ্ধতির সংমিশ্রণ) তাদের ত্রিমাত্রিক চিত্রগুলি প্রাপ্ত করা সম্ভব হয়ে ওঠে।
ইলেকট্রনিক যন্ত্রের আগে ইলেকট্রন মাইক্রোস্কোপ
পরমাণু এবং অণু আবিষ্কার করার জন্য, বিজ্ঞানীদের তাদের দেখতে হবে না - আণবিক তত্ত্ব বস্তু দেখতে প্রয়োজন ছিল না। কিন্তু মাইক্রোবায়োলজি সম্ভব হয়েছে অণুবীক্ষণ যন্ত্র আবিষ্কারের পর। অতএব, প্রথমে, অণুবীক্ষণ যন্ত্রগুলি ওষুধ এবং জীববিজ্ঞানের সাথে অবিকল যুক্ত ছিল: পদার্থবিদ এবং রসায়নবিদ যারা অন্যান্য উপায়ে পরিচালিত অনেক ছোট বস্তু অধ্যয়ন করেছিলেন। যখন তারা মাইক্রোকসমের দিকে তাকাতে চেয়েছিল, তখন বিচ্ছুরণের সীমাবদ্ধতা একটি গুরুতর সমস্যা হয়ে ওঠে, বিশেষ করে যেহেতু উপরে বর্ণিত ফ্লুরোসেন্স মাইক্রোস্কোপির পদ্ধতিগুলি এখনও অজানা ছিল। আর রেজোলিউশন 500 থেকে 100 ন্যানোমিটার বাড়ানোর সামান্যতম অর্থ আছে যদি বিবেচনা করা বস্তুটি আরও কম হয়!
ইলেকট্রন একটি তরঙ্গ এবং একটি কণা হিসাবে উভয়ই আচরণ করতে পারে তা জেনে, জার্মানির পদার্থবিদরা 1926 সালে একটি ইলেক্ট্রন লেন্স তৈরি করেছিলেন। এটির অন্তর্নিহিত ধারণাটি যে কোনও স্কুলছাত্রের পক্ষে খুব সহজ এবং বোধগম্য ছিল: যেহেতু ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক ফিল্ড ইলেকট্রনগুলিকে বিচ্যুত করে, তাই এর সাহায্যে আপনি এই কণাগুলির মরীচির আকার পরিবর্তন করতে পারেন, তাদের টেনে আনতে পারেন। বিভিন্ন পক্ষ, বা, বিপরীতভাবে, মরীচি ব্যাস কমাতে. পাঁচ বছর পরে, 1931 সালে, আর্নস্ট রুস্কা এবং ম্যাক্স নল বিশ্বের প্রথম ইলেক্ট্রন মাইক্রোস্কোপ তৈরি করেছিলেন। ডিভাইসে, নমুনাটি প্রথমে একটি ইলেক্ট্রন রশ্মি দ্বারা আলোকিত হয়েছিল, এবং তারপরে ইলেকট্রন লেন্সটি একটি বিশেষ আলোকিত স্ক্রিনে পড়ার আগে যে মরীচিটি অতিক্রম করেছিল তা প্রসারিত করেছিল। প্রথম অণুবীক্ষণ যন্ত্রটি শুধুমাত্র 400 বার বিবর্ধন দিয়েছে, কিন্তু ইলেকট্রন দিয়ে আলোর প্রতিস্থাপন কয়েক হাজার বার বিবর্ধনের সাথে ছবি তোলার পথ তৈরি করেছে: ডিজাইনারদের শুধুমাত্র কয়েকটি প্রযুক্তিগত বাধা অতিক্রম করতে হয়েছিল।
ইলেক্ট্রন অণুবীক্ষণ যন্ত্রটি এমন একটি গুণে কোষের গঠন পরীক্ষা করা সম্ভব করেছে যা আগে অপ্রাপ্য ছিল। কিন্তু এই ছবিটি থেকে কোষের বয়স এবং তাদের মধ্যে নির্দিষ্ট প্রোটিনের উপস্থিতি বোঝা অসম্ভব এবং এই তথ্য বিজ্ঞানীদের জন্য খুবই প্রয়োজনীয়।
ইলেক্ট্রন মাইক্রোস্কোপ এখন ভাইরাসের ক্লোজ-আপ ফটোগ্রাফের অনুমতি দেয়। ডিভাইসগুলির বিভিন্ন পরিবর্তন রয়েছে যা কেবল পাতলা অংশগুলির মাধ্যমেই আলোকিত করতে দেয় না, তবে সেগুলিকে "প্রতিফলিত আলোতে" (অবশ্যই প্রতিফলিত ইলেক্ট্রনে) বিবেচনা করতে দেয়। আমরা অণুবীক্ষণ যন্ত্রের জন্য সমস্ত বিকল্প সম্পর্কে বিস্তারিতভাবে কথা বলব না, তবে আমরা মনে করি যে সম্প্রতি গবেষকরা একটি বিচ্ছুরণ প্যাটার্ন থেকে একটি চিত্র পুনরুদ্ধার করতে শিখেছেন।
ছুঁয়ে দেখো না
"আলোকিত করুন এবং দেখুন" নীতি থেকে আরও প্রস্থানের ব্যয়ে আরেকটি বিপ্লব এসেছিল। একটি পারমাণবিক শক্তি মাইক্রোস্কোপ, সেইসাথে একটি স্ক্যানিং টানেলিং মাইক্রোস্কোপ, নমুনার পৃষ্ঠে আর জ্বলে না। পরিবর্তে, একটি বিশেষভাবে পাতলা সুই পৃষ্ঠের উপর দিয়ে চলে, যা আক্ষরিক অর্থে এমনকি একটি একক পরমাণুর আকারের বাম্পেও বাউন্স করে।
এই জাতীয় সমস্ত পদ্ধতির বিশদ বিবরণে না গিয়ে, আমরা মূল জিনিসটি নোট করি: একটি টানেলিং মাইক্রোস্কোপের সূঁচ কেবল পৃষ্ঠ বরাবর সরানো যায় না, তবে জায়গায় জায়গায় পরমাণুগুলিকে পুনর্বিন্যাস করতেও ব্যবহৃত হয়। এভাবেই বিজ্ঞানীরা শিলালিপি, অঙ্কন এবং এমনকি কার্টুন তৈরি করেন যাতে একটি আঁকা ছেলে একটি পরমাণুর সাথে খেলা করে। একটি বাস্তব জেনন পরমাণু একটি স্ক্যানিং টানেলিং মাইক্রোস্কোপের ডগা দ্বারা টেনে আনা।
এটিকে টানেলিং মাইক্রোস্কোপ বলা হয় কারণ এটি সুচের মধ্য দিয়ে প্রবাহিত টানেলিং কারেন্টের প্রভাব ব্যবহার করে: পূর্বাভাসের কারণে ইলেকট্রনগুলি সুচ এবং পৃষ্ঠের মধ্যবর্তী ফাঁক দিয়ে যায়। কোয়ান্টাম বলবিজ্ঞানটানেল প্রভাব। এই ডিভাইসটি পরিচালনা করার জন্য একটি ভ্যাকুয়াম প্রয়োজন।
পারমাণবিক শক্তি মাইক্রোস্কোপ (AFM) পরিবেশগত অবস্থার জন্য অনেক কম দাবি করে - এটি (অনেক সীমাবদ্ধতার সাথে) বায়ু পাম্পিং ছাড়াই কাজ করতে পারে। এক অর্থে, AFM হল গ্রামোফোনের ন্যানোটেক উত্তরসূরি। একটি পাতলা এবং নমনীয় ক্যান্টিলিভার বন্ধনীতে লাগানো একটি সুই ( ক্যান্টিলিভারএবং একটি "বন্ধনী" আছে), এটিতে ভোল্টেজ প্রয়োগ না করেই পৃষ্ঠ বরাবর চলে যায় এবং গ্রামোফোন রেকর্ডের খাঁজ বরাবর গ্রামোফোন সুই যেভাবে অনুসরণ করে সেভাবে নমুনাটির ত্রাণ অনুসরণ করে। ক্যান্টিলিভারের বাঁকানোর ফলে এটিতে স্থির আয়নাটি বিচ্যুত হয়ে যায়, আয়নাটি লেজার রশ্মিকে বিচ্যুত করে এবং এটি অধ্যয়নের অধীনে নমুনার আকারটি খুব সঠিকভাবে নির্ধারণ করা সম্ভব করে। মূল জিনিসটি হ'ল সুচটি সরানোর জন্য একটি মোটামুটি সঠিক ব্যবস্থা থাকা, সেইসাথে সূঁচের সরবরাহ যা অবশ্যই পুরোপুরি তীক্ষ্ণ হতে হবে। এই ধরনের সূঁচের ডগায় বক্রতার ব্যাসার্ধ এক ন্যানোমিটারের বেশি নাও হতে পারে।
AFM আপনাকে পৃথক পরমাণু এবং অণু দেখতে দেয়, কিন্তু, একটি টানেলিং মাইক্রোস্কোপের মতো, এটি আপনাকে নমুনার পৃষ্ঠের নীচে দেখতে দেয় না। অন্য কথায়, বিজ্ঞানীদের পরমাণু দেখতে সক্ষম হওয়া এবং সমগ্র বস্তুটি অধ্যয়ন করতে সক্ষম হওয়ার মধ্যে একটি বেছে নিতে হবে। যাইহোক, এমনকি অপটিক্যাল অণুবীক্ষণ যন্ত্রের জন্যও, অধ্যয়ন করা নমুনাগুলির ভিতরের অংশগুলি সর্বদা অ্যাক্সেসযোগ্য নয়, কারণ খনিজ বা ধাতুগুলি সাধারণত খারাপভাবে আলো প্রেরণ করে। এছাড়াও, পরমাণুর ছবি তোলার ক্ষেত্রে এখনও অসুবিধা রয়েছে - এই বস্তুগুলি সরল বলের মতো প্রদর্শিত হয়, ইলেক্ট্রন মেঘের আকৃতি এই জাতীয় চিত্রগুলিতে দৃশ্যমান নয়।
সিনক্রোট্রন বিকিরণ, যা এক্সিলারেটর দ্বারা বিচ্ছুরিত চার্জযুক্ত কণার হ্রাসের সময় ঘটে, এটি প্রাগৈতিহাসিক প্রাণীদের ক্ষুধার্ত অবশেষ অধ্যয়ন করা সম্ভব করে তোলে। এক্স-রে এর অধীনে নমুনাটি ঘোরানোর মাধ্যমে, আমরা ত্রিমাত্রিক টমোগ্রাম পেতে পারি - এইভাবে, উদাহরণস্বরূপ, 300 মিলিয়ন বছর আগে বিলুপ্ত হওয়া মাছের খুলির ভিতরে মস্তিষ্ক পাওয়া গিয়েছিল। আপনি ঘূর্ণন ছাড়াই করতে পারেন যদি প্রেরিত বিকিরণের নিবন্ধনটি বিচ্ছুরণের কারণে বিক্ষিপ্ত এক্স-রেগুলিকে ঠিক করে থাকে।
এবং এটি সব সম্ভাবনা নয় যে এক্স-রে খুলে যায়। যখন এটি দিয়ে বিকিরণ করা হয়, তখন অনেক উপাদান প্রতিপ্রভ হয় এবং একটি পদার্থের রাসায়নিক সংমিশ্রণ ফ্লুরোসেন্সের প্রকৃতি দ্বারা নির্ধারণ করা যেতে পারে: এইভাবে, বিজ্ঞানীরা প্রাচীন শিল্পকর্ম, মধ্যযুগে মুছে ফেলা আর্কিমিডিসের কাজগুলি বা পালকের রঙে রঙ করেন। দীর্ঘ-বিলুপ্ত পাখিদের।
পোজিং পরমাণু
এক্স-রে বা অপটিক্যাল ফ্লুরোসেন্স পদ্ধতির দ্বারা প্রদত্ত সমস্ত সম্ভাবনার পটভূমিতে, পৃথক পরমাণুর ছবি তোলার একটি নতুন উপায় বিজ্ঞানের এত বড় সাফল্য বলে মনে হয় না। পদ্ধতির সারমর্ম যা এই সপ্তাহে উপস্থাপিত চিত্রগুলি প্রাপ্ত করা সম্ভব করে তা হল নিম্নরূপ: ইলেকট্রনগুলি আয়নিত পরমাণু থেকে ছিঁড়ে ফেলা হয় এবং একটি বিশেষ সনাক্তকারীতে পাঠানো হয়। আয়নকরণের প্রতিটি কাজ একটি নির্দিষ্ট অবস্থান থেকে একটি ইলেক্ট্রন ছিনিয়ে নেয় এবং "ফটো" তে একটি বিন্দু দেয়। এই ধরনের কয়েক হাজার বিন্দু জমা করার পরে, বিজ্ঞানীরা একটি ছবি তৈরি করেছেন যা একটি পরমাণুর নিউক্লিয়াসের চারপাশে একটি ইলেকট্রন খুঁজে পাওয়ার সম্ভাব্য স্থানগুলি দেখায় এবং এটি সংজ্ঞা অনুসারে, একটি ইলেক্ট্রন মেঘ।
উপসংহারে, আসুন বলি যে পৃথক পরমাণুগুলিকে তাদের ইলেকট্রন মেঘের সাথে দেখার ক্ষমতা আধুনিক মাইক্রোস্কোপির কেকের চেরির মতো। বিজ্ঞানীদের জন্য পদার্থের গঠন অধ্যয়ন করা, কোষ এবং স্ফটিক অধ্যয়ন করা গুরুত্বপূর্ণ ছিল এবং এর ফলে প্রযুক্তির বিকাশ হাইড্রোজেন পরমাণুতে পৌঁছানো সম্ভব করে তোলে। কম কিছু ইতিমধ্যে প্রাথমিক কণা পদার্থবিদ্যা বিশেষজ্ঞদের আগ্রহের ক্ষেত্র. এবং জীববিজ্ঞানী, পদার্থ বিজ্ঞানী এবং ভূতাত্ত্বিকদের কাছে এখনও পরমাণুর তুলনায় সামান্য পরিবর্ধনের সাথেও মাইক্রোস্কোপগুলিকে উন্নত করার জায়গা রয়েছে। উদাহরণস্বরূপ, নিউরোফিজিওলজির বিশেষজ্ঞরা দীর্ঘকাল ধরে এমন একটি ডিভাইস পেতে চেয়েছিলেন যা একটি জীবন্ত মস্তিষ্কের ভিতরে পৃথক কোষগুলি দেখতে পারে এবং রোভারের নির্মাতারা তাদের আত্মাকে একটি ইলেকট্রন মাইক্রোস্কোপের জন্য বিক্রি করবে যা একটি মহাকাশযানে বসে এবং মঙ্গল গ্রহে কাজ করতে পারে।
যাইহোক, পরমাণুর নিজের ছবি তোলা, এবং এর কোন অংশ নয়, একটি অত্যন্ত কঠিন কাজ ছিল, এমনকি সবচেয়ে উচ্চ প্রযুক্তির ডিভাইসগুলির সাথেও।
আসল বিষয়টি হ'ল কোয়ান্টাম মেকানিক্সের আইন অনুসারে, একটি সাবএটমিক কণার সমস্ত বৈশিষ্ট্য সমানভাবে নির্ভুলভাবে নির্ধারণ করা অসম্ভব। তাত্ত্বিক পদার্থবিদ্যার এই বিভাগটি হাইজেনবার্গ অনিশ্চয়তা নীতির উপর নির্মিত, যা বলে যে একই নির্ভুলতার সাথে একটি কণার স্থানাঙ্ক এবং ভরবেগ পরিমাপ করা অসম্ভব - একটি সম্পত্তির সঠিক পরিমাপ অবশ্যই অন্য সম্পর্কে ডেটা পরিবর্তন করবে।
অতএব, অবস্থান (কণা স্থানাঙ্ক) নির্ধারণের পরিবর্তে, কোয়ান্টাম তত্ত্ব তথাকথিত তরঙ্গ ফাংশন পরিমাপ করার প্রস্তাব করে।
তরঙ্গ ফাংশন শব্দ তরঙ্গের মতো একইভাবে কাজ করে। শুধুমাত্র পার্থক্য হল যে একটি শব্দ তরঙ্গের গাণিতিক বর্ণনা একটি নির্দিষ্ট স্থানে বাতাসে অণুর গতিবিধি নির্ধারণ করে এবং তরঙ্গ ফাংশনটি শ্রোডিঙ্গার সমীকরণ অনুসারে একটি কণার এক জায়গায় বা অন্য জায়গায় উপস্থিত হওয়ার সম্ভাবনা বর্ণনা করে।
তরঙ্গ ফাংশন পরিমাপ করাও সহজ নয় (সরাসরি পর্যবেক্ষণের ফলে এটি ভেঙে পড়ে), তবে তাত্ত্বিক পদার্থবিদরা মোটামুটিভাবে এর মানগুলি অনুমান করতে পারেন।
পরমাণু বা অণুর সম্পূর্ণ অভিন্ন সিস্টেমে পরিচালিত পৃথক ধ্বংসাত্মক পরিমাপ থেকে সংগ্রহ করা হলেই তরঙ্গ ফাংশনের সমস্ত পরামিতি পরীক্ষামূলকভাবে পরিমাপ করা সম্ভব।
ডাচ থেকে পদার্থবিদ গবেষণা প্রতিষ্ঠান AMOLF একটি নতুন পদ্ধতি উপস্থাপন করেছে যার জন্য কোন "পুনঃনির্মাণের" প্রয়োজন নেই এবং জার্নালে তাদের কাজের ফলাফল প্রকাশ করেছে ফিজিক্যাল রিভিউ লেটারস। তাদের পদ্ধতিটি তিনজন সোভিয়েত তাত্ত্বিক পদার্থবিজ্ঞানীর 1981 সালের অনুমানের উপর ভিত্তি করে, সেইসাথে সাম্প্রতিক গবেষণার উপর ভিত্তি করে।
পরীক্ষা চলাকালীন, বিজ্ঞানীদের দল একটি বিশেষ চেম্বারে স্থাপিত হাইড্রোজেন পরমাণুতে দুটি লেজার বিম নির্দেশ করে। এই ধরনের প্রভাবের ফলে, ইলেকট্রনগুলি তাদের কক্ষপথকে গতিতে এবং যে দিকে তাদের তরঙ্গ ফাংশন দ্বারা নির্ধারিত হয়েছিল সেদিকে ছেড়ে যায়। চেম্বারের একটি শক্তিশালী বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র, যেখানে হাইড্রোজেন পরমাণুগুলি অবস্থিত ছিল, প্ল্যানার (ফ্ল্যাট) ডিটেক্টরের নির্দিষ্ট অংশে ইলেকট্রন পাঠায়।
ডিটেক্টরে আঘাতকারী ইলেকট্রনগুলির অবস্থান চেম্বারে তাদের অবস্থান দ্বারা নয়, তাদের প্রাথমিক বেগ দ্বারা নির্ধারিত হয়েছিল। এইভাবে, ডিটেক্টরে ইলেকট্রনের বন্টন বিজ্ঞানীদের এই কণাগুলির তরঙ্গ ফাংশন সম্পর্কে বলেছিল, যা তারা হাইড্রোজেন পরমাণুর নিউক্লিয়াসের চারপাশে কক্ষপথ ছেড়ে যাওয়ার সময় ছিল।
ইলেক্ট্রনগুলির গতিবিধি একটি ফসফরেসেন্ট স্ক্রিনে অন্ধকার এবং হালকা রিংয়ের আকারে প্রদর্শিত হয়েছিল, যা বিজ্ঞানীরা একটি উচ্চ-রেজোলিউশন ডিজিটাল ক্যামেরা দিয়ে ছবি তোলেন।
"আমাদের ফলাফল নিয়ে আমরা খুবই সন্তুষ্ট। মানুষের দৈনন্দিন জীবনের সাথে কোয়ান্টাম মেকানিক্সের এতটাই কম সম্পর্ক আছে যে পরমাণুর মধ্যে কোয়ান্টাম মিথস্ক্রিয়াগুলির একটি বাস্তব ফটোগ্রাফ পাওয়ার কথা খুব কমই কেউ ভাবেন," বলেছেন অনেতা স্টোডোলনা, গবেষণার প্রধান লেখক। তিনি আরও যুক্তি দেন যে উন্নত পদ্ধতি থাকতে পারে বাস্তবিক ব্যবহার, উদাহরণস্বরূপ, একটি পরমাণুর মতো পুরু কন্ডাক্টর তৈরি করতে, আণবিক তারের প্রযুক্তির বিকাশ, যা আধুনিক ইলেকট্রনিক ডিভাইসগুলিকে উল্লেখযোগ্যভাবে উন্নত করবে।
"এটি লক্ষণীয় যে পরীক্ষাটি হাইড্রোজেনের উপর করা হয়েছিল, যা আমাদের মহাবিশ্বের সবচেয়ে সহজ এবং সবচেয়ে সাধারণ উভয় পদার্থ। এই কৌশলটি আরও জটিল পরমাণুতে প্রয়োগ করা যেতে পারে কিনা তা বোঝার প্রয়োজন হবে। যদি তাই হয়, তাহলে এটি একটি বড় অগ্রগতি যা আমাদের কেবল ইলেকট্রনিক্সই নয়, ন্যানো প্রযুক্তিও বিকাশ করতে দেবে, "অটোয়া বিশ্ববিদ্যালয়ের জেফ লুন্ডিন বলেছেন, যিনি গবেষণায় জড়িত ছিলেন না।
যাইহোক, বিজ্ঞানীরা যারা পরীক্ষাটি পরিচালনা করেছেন তারা এই সমস্যার ব্যবহারিক দিক সম্পর্কে ভাবেন না। তারা বিশ্বাস করে যে তাদের আবিষ্কার প্রাথমিকভাবে মৌলিক বিজ্ঞানের সাথে সম্পর্কিত, যা ভবিষ্যত প্রজন্মের পদার্থবিদদের কাছে আরও জ্ঞান স্থানান্তর করতে সাহায্য করবে।
