Wir verwenden Cookies, um Ihr Erlebnis zu verbessern.Indem Sie weiter auf dieser Website surfen, stimmen Sie unserer Verwendung von Cookies zu.Mehr Info.Die Partikelmanipulation war schon immer entscheidend für die Verbesserung von Streu- und Mikroskopiemethoden für Materialstudien.Angesichts dieser Strategie integrierten die Forscher Quantentechnologie und Mikroskopie, um die Teilchen und Moleküle auf atomarer Ebene zu untersuchen, was mit einem herkömmlichen Mikroskop nicht möglich ist.Bildquelle: imred/Shutterstock.comQuantenmikroskopie, die auf Quantenphänomenen wie einer Photonen- oder Elektronenverschränkung basiert, misst Teilchen und ihre Eigenschaften auf atomarer Ebene.Die meisten Mikroskope verwenden Licht oder Laser, um halbtransparente oder transparente Materialien zu beleuchten und zu sehen.Obwohl bestimmte Proben hohen Strahlungspegeln standhalten können, sind andere sehr empfindlich und werden durch hohe Lichtintensität zerstört, was ihre Analyse erschwert.Die einfachste Lösung besteht darin, die Lichtintensität zu verringern.Leider kann dadurch das Bild verrauscht und verschwommen werden, wodurch wichtige Merkmale verborgen werden könnten, die dem Betrachter ansonsten wertvolle Informationen liefern könnten.Die Quantenmikroskopie überwindet diese Herausforderung, indem sie das Bild des Materials durch konstruktive Interferenz verschränkter Photonen wiederherstellt.Es kombiniert eine Quantenquelle, die hyperverschränkte, raumpolarisierte Photonen erzeugt, ein linsenloses Interferenzmikroskop mit weitem Sichtfeld und eine Einzelphotonen-Avalanche-Diodenarraykamera, um Teilchen auf atomarer Ebene zu realisieren.Das erste Mikroskop wurde um die Wende des 17. Jahrhunderts vom niederländischen Linsenhersteller Zacharias Janssen erfunden.Diese Innovation führte zur Entdeckung von Zellen und Bakterien.1981 entwickelten Heinrich Rohrer und Gerd Binnig vom IBM-Labor in Zürich das Rastertunnelmikroskop auf der Grundlage komplizierter Quantenmodelle, eine neue Grenze der Mikroskopie, die vom Mikro- zum Nanobereich führte und eine Quantenmikroskop-Revolution darstellte.Die Fähigkeit der Quantenmikroskopie, zahlreiche Charakterisierungs- und Bildgebungsmodalitäten bereitzustellen, bietet vielversprechende neue Einblicke in das Verhalten und die Struktur von Materialien im Nano- bis Quantenbereich.Die Untersuchung des akustischen Verhaltens im Nanomaßstab mithilfe der Quantenmikroskopie zeigt Details zu Spannung und Dehnung für Objekte mit Längenskalen von nur wenigen Nanometern, die mit physikalischen und mechanischen Charakterisierungstechniken nur schwer oder gar nicht zu erhalten sind.Die elektrischen, magnetischen und elastischen Eigenschaften von nanostrukturierten Medien und Quantenmaterialien können über ihre zeitliche Reaktion im Femto- bis Pikosekundenbereich mit ultraschnellen Laserpulsen untersucht werden.Mithilfe der Quantenmikroskopie können Wissenschaftler untersuchen und untersuchen, wie sich DNA in einer Zelle faltet und windet und wie Medikamente in Bakterien oder Zellen funktionieren.Es erzeugt sogar in einem flüssigen Lösungsmittel Bilder von jedem Atomion und charakterisiert die biologische Reaktion, ohne sie zu stören.Wissenschaftler haben lange erwartet, dass eine solche Bildgebungstechnik molekulare Interaktionen und Zellstrukturen ohne invasive Eingriffe harmlos betrachten kann.Forscher der University of Queensland haben ein Quantenmikroskop entwickelt, um zuvor unsichtbare Zellstrukturen zu sehen.Sie schlugen vor, Quantenphotonenkorrelationen auszunutzen, um die biologische Bildgebung zu verbessern, ohne die Lichtintensität zu erhöhen.Als Ergebnis erzielten sie ein um 35 Prozent höheres Signal-Rausch-Verhältnis als bei der herkömmlichen Mikroskopie.Das Konsortium „Q-MIC-Projekt“, das Institut für Photonische Wissenschaften, Micro Photon Devices, Politecnico di Milano und das Fraunhofer IOF haben ein quantenverstärktes Mikroskop entwickelt.Im Gegensatz zu herkömmlichen Mikroskopen verwendet dieses Mikroskop extrem niedrige Lichtintensitäten, um weite Bereiche von Materialien mit erhöhter Auflösung und Empfindlichkeit zu untersuchen, ohne Lichtschäden zu verursachen.Mit der Entwicklung der Quantentechnologie werden neue Arten der Mikroskopie möglich;Diese Mikroskope können elektrische Ströme, Magnetfeldschwankungen und sogar atomare Teilchen auf einer Oberfläche erkennen.Ein Prototyp eines solchen Mikroskops mit hochauflösender Empfindlichkeit wurde von australischen Forschern unter der Leitung von Dr. Jean-Philippe Tizian und Prof. Igor Aharonovich entwickelt.Anstelle der riesigen Kristalle setzten die Forscher atomar dünne Schichten aus hexagonalem Bornitrid (hBN) für Quantenexperimente ein.Dadurch wurde es möglich, die Magnetfelder von Ferromagneten unter Umgebungsbedingungen zu scannen, was zuvor für unmöglich gehalten wurde.Ein Forscherteam der Universität Stuttgart hat ein auf Ionenoptik basierendes Quantenmikroskop entwickelt, das Bilder von subatomaren Teilchen erzeugen kann.Anstatt eine gekrümmte Oberfläche zu verwenden, um das Licht in ihrem Mikroskop zu konzentrieren, verwendeten sie eine elektrostatische Linse, um die Flugbahnen von Ionen in einem elektrischen Feld zu lenken.Infolgedessen war ihr Mikroskop in der Lage, Merkmale von 6,79 μm bis 0,52 μm mit einem Abstand von 532 nm zwischen ihnen zu erfassen, was für die einzelne Abbildung von Atomen ausreicht.Die jüngsten Durchbrüche in der Quantenmikroskopie haben sich als vielversprechend erwiesen, wenn es darum geht, traditionelle Technologiebarrieren zu überwinden und eine überlegene Bildqualität bereitzustellen.Die Quantenmikroskopie wird die Entwicklung neuer Studien in verschiedenen Wissenschaftsbereichen ermöglichen.Ein bemerkenswertes Beispiel ist die Entdeckung der Form der DNA, da die Doppelhelixstruktur nur durch theoretische Berechnungen nachgewiesen, aber nie realisiert wurde.Diese Entdeckungen werden eine neue Welt voller Möglichkeiten eröffnen, die Natur von Objekten zu entdecken und zu verstehen.Aus diesem Grund ist und bleibt die Quantenmikroskopie ein hervorragendes Werkzeug für diejenigen, die über den Tellerrand hinausblicken wollen.Mehr von AZoOptics: Holografische Mikroskopie und Deep Learning könnten das Verständnis des globalen Kohlenstoffkreislaufs verbessernCamphausen, R., Cuevas, Á., Duempelmann, L., Terborg, RA, Wajs, E., Tisa, S., ... & Pruneri, V. (2021).Ein quantenverstärkter Weitfeld-Phasen-Imager.Fortschritte in der Wissenschaft, 7(47), eabj2155.https://www.science.org/doi/full/10.1126/sciadv.abj2155Casacio, CA, Madsen, LS, Terrasson, A., Waleed, M., Barnscheidt, K., Hage, B., … & Bowen, WP (2021).Quantenverstärkte nichtlineare Mikroskopie.Natur, 594 (7862), 201-206.https://doi.org/10.1038/s41586-021-03528-wHealey, AJ, Scholten, SC, Yang, T., Scott, JA, Abrahams, GJ, Robertson, IO, … & Tetienne, JP (2022).Quantenmikroskopie mit Van-der-Waals-Heterostrukturen.Naturphysik, 1-5.https://doi.org/10.1038/s41567-022-01815-5König, F. (2017).Die Geschichte des Mikroskops.[Online].New York Microscope Company.Verfügbar unter: https://microscopeinternational.com/the-history-of-the-microscope/ (Zugriff am 12. Dezember 2022).Pfirsich, M. (2022).Das Quantenmikroskop erhöht die Empfindlichkeit – ohne Lichtschäden zu verursachen.[Online].SPIE.Verfügbar unter: https://spie.org/news/quantum-microscope-enhances-sensitivity-without-causing-photodamage?SSO=1 (Zugriff am 12. Dezember 2022).Veit, C., Zuber, N., Herrera-Sancho, OA, Anasuri, VSV, Schmid, T., Meinert, F., ... & Pfau, T. (2021).Gepulstes Ionenmikroskop zur Untersuchung von Quantengasen.Physical Review X, 11(1), 011036. https://doi.org/10.1103/PhysRevX.11.01103Haftungsausschluss: Die hier geäußerten Ansichten sind die des Autors, die in seiner Eigenschaft als Privatperson geäußert wurden, und repräsentieren nicht notwendigerweise die Ansichten von AZoM.com Limited T/A AZoNetwork, dem Eigentümer und Betreiber dieser Website.Dieser Haftungsausschluss ist Bestandteil der Nutzungsbedingungen dieser Website.NEBOSH-zertifizierter Maschinenbauingenieur mit 3 Jahren Erfahrung als technischer Redakteur und Redakteur.Owais interessiert sich für Arbeitssicherheit und Gesundheitsschutz, Computerhardware, industrielle und mobile Robotik.Während seiner akademischen Laufbahn arbeitete Owais an mehreren Forschungsprojekten zu mobilen Robotern, insbesondere dem Autonomous Fire Fighting Mobile Robot.Der entworfene mobile Roboter konnte autonom navigieren, Feuer erkennen und löschen.Arduino Uno wurde als Mikrocontroller verwendet, um den Ein- und Ausgang der Flammensensoren des Flammenlöschers zu steuern.Abgesehen von seinem Berufsleben ist Owais ein begeisterter Buchleser und ein großer Computertechnologie-Enthusiast und hält sich gerne über Entwicklungen in der Computerbranche auf dem Laufenden.Bitte verwenden Sie eines der folgenden Formate, um diesen Artikel in Ihrem Essay, Ihrer Arbeit oder Ihrem Bericht zu zitieren:Ali, Owais.(2023, 11. Januar).Was ist Quantenmikroskopie?.AZoOptics.Abgerufen am 08. März 2023 von https://www.azooptics.com/Article.aspx?ArticleID=2369.Ali, Owais."Was ist Quantenmikroskopie?".AZoOptics.08. März 2023.