Transmission Electron Aberration-Corrected Microscope
ٹرانسمیشن الیکٹران ایبرریشن-کریکٹڈ مائکروسکوپ (ٹیم) چار امریکی لیبارٹریوں اور دو کمپنیوں کے درمیان ایک باہمی تعاون پر مبنی تحقیقی منصوبہ ہے۔ پروجیکٹ کی اہم سرگرمی 0.05 نینو میٹر سے نیچے کے مقامی ریزولوشن کے ساتھ ٹرانسمیشن الیکٹران مائکروسکوپ (ٹی ای ایم) کا ڈیزائن اور اطلاق ہے، جو کہ ہائیڈروجن کے ایٹم کے سائز کا تقریبا نصف ہے۔ یہ منصوبہ برکلے، کیلیفورنیا میں لارنس برکلے نیشنل لیبارٹری پر مبنی ہے اور اس میں ارگونی نیشنل لیبارٹری، اوک رج نیشنل لیبارٹری اور اربانا شیمپین میں الینوائے یونیورسٹی میں فریڈرک سیٹز میٹریلز ریسرچ لیبارٹری کے ساتھ ساتھ ایف ای آئی اور سی ای او ایس کمپنیاں شامل ہیں، اور اسے امریکی محکمہ توانائی کی حمایت حاصل ہے۔ یہ منصوبہ 2004 میں شروع کیا گیا تھا ؛ آپریشنل خوردبین 2008 میں بنایا گیا تھا اور 2009 میں 0.05 این ایم ریزولوشن کا ہدف حاصل کیا تھا۔ خوردبین ایک مشترکہ سہولت ہے جو بیرونی صارفین کے لیے دستیاب ہے۔ سائنسی پس منظر یہ طویل عرصے سے معلوم ہے کہ آپٹیکل مائکروسکوپ کا بہترین قابل حصول مقامی ریزولوشن، جو کہ سب سے چھوٹی خصوصیت ہے جس کا یہ مشاہدہ کر سکتا ہے، روشنی λ کی طول موج کی ترتیب کا ہے، جو سبز روشنی کے لیے تقریبا 550 این ایم ہے۔ اس ریزولوشن کو بہتر بنانے کا ایک طریقہ یہ ہے کہ چھوٹے λ والے ذرات کا استعمال کیا جائے، جیسے کہ ہائی انرجی الیکٹران۔ عملی حدود ایک آسان الیکٹران توانائی کو 100-300 KeV پر سیٹ کرتی ہیں جو λ = 3.7-2.0 پی ایم سے مطابقت رکھتی ہے۔ الیکٹران خوردبین کی ریزولوشن الیکٹران طول موج سے نہیں بلکہ الیکٹران لینس کی اندرونی خامیوں سے محدود ہوتی ہے۔ آپٹیکل لینس میں انحراف سے ان کی مماثلت کی وجہ سے انہیں کروی اور رنگین انحراف کہا جاتا ہے۔ ان انحراف کو خوردبین میں خصوصی طور پر ڈیزائن کیے گئے معاون "لینس" کا ایک سیٹ نصب کرکے کم کیا جاتا ہے جسے ابریشن کریکٹر کہا جاتا ہے۔ ہارڈ ویئر ٹیم ایک تجارتی ایف ای آئی ٹائٹن 80-300 الیکٹران خوردبین پر مبنی ہے، جسے ٹی ای ایم اور اسکیننگ ٹرانسمیشن الیکٹران مائکروسکوپی (ایس ٹی ای ایم) دونوں طریقوں میں 80 اور 300 کے وی کے درمیان وولٹیج پر چلایا جا سکتا ہے۔ مکینیکل کمپن کو کم کرنے کے لیے، خوردبین ساؤنڈ پروف انکلوزر کے اندر ایک علیحدہ کمرے میں واقع ہوتا ہے اور اسے دور سے چلایا جاتا ہے۔ الیکٹران کا ذریعہ ایک شاٹکی قسم کی فیلڈ ایمیشن گن ہے جس میں 300 کے وی پر 0.8 ای وی کا نسبتا کم توانائی پھیلاؤ ہے۔ رنگین انحراف کو کم کرنے کے لیے، وین فلٹر قسم کے مونوکرومیٹر کا استعمال کرتے ہوئے اس پھیلاؤ کو 300 کے وی پر 0.13 ای وی اور 80 کے وی پر 0.08 ای وی تک کم کیا جاتا ہے۔ روشنی کے دونوں لینس، جو نمونے کے اوپر واقع ہوتے ہیں اور روایتی طور پر کنڈینسر لینس کہلاتے ہیں، اور کلیکشن لینس (جسے آبجیکٹیو لینس کہا جاتا ہے) پانچویں درجے کے کروی انحراف کے اصلاح کاروں سے لیس ہوتے ہیں۔ الیکٹرانوں کو مزید توانائی جی آئی ایف فلٹر کے ذریعے فلٹر کیا جاتا ہے اور سی سی ڈی کیمرے کے ذریعے پتہ لگایا جاتا ہے۔ فلٹر مخصوص کیمیائی عناصر سے بکھرے ہوئے الیکٹرانوں کو منتخب کرنا ممکن بناتا ہے اور اس طرح مطالعہ کیے جانے والے نمونے میں انفرادی ایٹموں کی شناخت کرتا ہے۔ ایپلی کیشنز ٹیم کا تجربہ مختلف کرسٹل ٹھوسوں پر کیا گیا ہے، جو انفرادی ایٹموں کو GaN ([211] واقفیت)، جرمینیئم ([114])، سونا ([111]) اور دیگر میں حل کرتے ہیں، اور 0.05 nm (تقریبا 0.045 nm) سے نیچے کی مقامی ریزولوشن تک پہنچتے ہیں۔ گرافین کی تصاویر میں-گریفائٹ کی ایک واحد شیٹ-نہ صرف ایٹم، بلکہ کیمیائی بندھن بھی دیکھے جا سکتے ہیں۔ خوردبین کے اندر ایک فلم ریکارڈ کی گئی ہے جس میں گرافین شیٹ میں ایک سوراخ کے ارد گرد انفرادی کاربن ایٹموں کو اچھالتے ہوئے دکھایا گیا ہے۔ اسی طرح کی تصاویر، کاربن ایٹموں اور ان کے درمیان بندھنوں کو حل کرتے ہوئے، ایک بہت ہی مختلف خوردبین تکنیک، ایٹمک فورس مائکروسکوپی (اے ایف ایم) کا استعمال کرتے ہوئے، پینٹیسین کے لیے آزادانہ طور پر تیار کی گئی ہیں-ایک طیارہ دار نامیاتی مالیکیول جو پانچ کاربن بجتوں پر مشتمل ہے۔ اے ایف ایم میں، ایٹموں کی جانچ الیکٹرانوں کے ذریعے نہیں بلکہ تیز کمپن والے سرے سے کی جاتی ہے۔ حوالہ جات بیرونی روابط ٹیم پروجیکٹ مرکزی سائٹ الیکٹران خوردبین تحقیقی منصوبے