Česká republika už nějakou dobu patří mezi hlavní světové dodavatele elektronových mikroskopů, které se kromě jiného používají při výzkumu nebo výrobě čipů a polovodičů. Brněnské firmy Thermo Fisher Scientific, Tescan a Delong Instruments ovládají značkou část trhu (mezi zákazníky patří TSMC, Intel, Apple a další), díky čemuž OECD zařadila Česko mezi klíčové dodavatele do polovodičového průmyslu. Na to se vrství věda a výzkum a další zajímavé firmy jako NenoVision, výrobce nejcitlivějšího multimetru na světě (používaného v tandemu s mikroskopy), který používá třeba Nvidia. Teď je u nás zaděláno na další pokrok v tomto oboru.
Tým vědců kolem Andrey Konečné z Fakulty strojního inženýrství VUT a CEITEC VUT získal pětiletý grant ve výši 36,8 milionu korun z programu ERC CZ. Čerpán bude na vývoj a testování elektronového mikroskopu na bázi světla, který by umožnil adaptivně modulovat elektronový svazek během experimentu nebo zobrazovat děje v čase. To s pomocí běžného elektronového mikroskopu není možné. Projekt nese název Light-Based Electron Microscope neboli LightEM.
Andrea Konečná a VUT projekt popisují takto:
Light-Based Electron Microscope se bude zabývat interakcí elektronů a světla a mohl by do budoucna vyřešit některé z problémů a omezení klasické elektronové mikroskopie. Snažíme se vylepšit elektronový svazek. To, co chceme udělat, je do mikroskopu v uvozovkách střelit intenzivním laserovým paprskem a elektrony ovlivnit pomocí světla. Když to řeknu úplně zjednodušeně, tak se pomocí světla budeme snažit dělat takové laditelné brýle pro elektronový mikroskop a měnit způsob, jakým se standardně dělá optika v elektronovém mikroskopu.
To by mělo přinést lepší rozlišení, nové zobrazovací techniky i možnost zkoumat dynamické procesy. Díky světlu by rozlišení mělo být ještě lepší. Navíc bychom mohli zobrazovat i nějaké citlivé vzorky, u kterých je to běžně problematické. A taky bychom mohli zobrazovat děje v čase. Pomocí světla stimulovat vzorek, například ho zahřát, a následně se dynamicky dívat, co se tam děje.
Standardní elektronové mikroskopy využívají pro zobrazování a fokusování elektronů na vzorek magnetické čočky, které mají vady omezující rozlišení mikroskopu. Nejlepší elektronové mikroskopy na světě kvůli tomu mají mnoho čoček, podobně jako v profesionálních fotografických objektivech, aby vady kompenzovaly a mohly tak dosáhnout atomárního rozlišení. To by elektronový mikroskop na bázi světla mohl pomoci změnit.
Rádi bychom ukázali, že takové sestavy čoček, jejichž výroba, seřizování i provoz jsou velmi drahé a náročné, by se daly nahradit speciálně modulovaným laserovým svazkem. Oproti běžným čočkám lze navíc laserový svazek použít nejen pro zmenšování, zvětšování nebo kompenzaci vad, ale nabízí nám velkou svobodu a možnost vytváření nových “exotických” typů elektronových svazků. Elektrony nemusíme fokusovat jenom do bodu. Můžeme vytvořit svazek třeba ve tvaru “donutu”. Kromě toho by mělo být možné svazky rychle a adaptivně modulovat.
Takto modifikovaný mikroskop by se dal využít v řadě oblastí. Díky možnosti světelné modulace elektronového svazku během experimentu bychom mohli zvládnout efektivněji zobrazovat citlivé vzorky, což je klíčové třeba pro biology. Nebo bychom mohli rychleji detekovat defekty v materiálech a polovodičových součástkách.
Jedná se o značně unikátní výzkum, který svým rozsahem zatím nemá u nás, ani v zahraničí obdoby. Podle Zatím bylo publikováno pouze pár prací, které se tematiky týkají. V době, kdy jsem psala grant, tak bylo publikováno pár teoretických i experimentálních prací, které prokazují samotný koncept, že lze elektrony pomocí laserového svazku fokusovat nebo jinak modulovat. Ale nedotáhly to tak daleko, jako bychom chtěli my. Tedy vytvořit prototyp mikroskopu, kde část standardní elektronové optiky nahradíme laserovým paprskem.
ČLÁNKY DO MAILU