پژوهشگران چینی موفق به توسعه یک میکروسکوپ الکترونی عبوری هوشمند شدهاند؛ دستگاهی پیشرفته که میتواند بدون دخالت مستقیم انسان فعالیت کند و بهعنوان گامی مهم در هوشمندسازی تجهیزات علمی پیشرفته شناخته میشود.
این میکروسکوپ که «Yuanyan-1» نام دارد، توسط محققان Chinese Academy of Sciences و در مؤسسه فیزیک شیمی دالیان طراحی و ساخته شده است. به گفته تیم تحقیقاتی، میزان دادهای که این سیستم تنها طی دو هفته تولید میکند، معادل حدود یک سال فعالیت میکروسکوپهای الکترونی سنتی است.
عبور از محدودیتهای میکروسکوپهای سنتی
با گسترش تحقیقات در مقیاس نانو و جهان میکروسکوپی، میکروسکوپهای الکترونی عبوری به یکی از ابزارهای کلیدی در حوزههایی مانند مواد پیشرفته، مهندسی شیمی، انرژی و علوم زیستی تبدیل شدهاند. با این حال، این تجهیزات طی نزدیک به یک قرن همچنان وابسته به عملکرد دستی اپراتورها بودند؛ موضوعی که مشکلاتی مانند سرعت پایین، وابستگی شدید به مهارت کاربر و دشواری در تحلیل کمی دادهها را ایجاد میکرد.
پژوهشگران چینی برای دستیابی به عملکرد هوشمند، پنج چالش فنی مهم را پشت سر گذاشتند؛ از جمله انتقال نمونه در محیط خلأ بالا، تنظیم خودکار تصویربرداری الکترونی، موقعیتیابی هوشمند نمونههای نانومتری، ثبت و تحلیل خودکار تصاویر و همچنین مدیریت هماهنگ وضعیت کلی سیستم.
عملکرد کاملاً خودکار با سرعتی چشمگیر
سیستم جدید میتواند تمام مراحل از انتقال نمونه و تصویربرداری تا تحلیل دادهها را بهصورت کاملاً خودکار انجام دهد. همین موضوع باعث افزایش قابلتوجه سرعت و بهرهوری در تحقیقات علمی شده است.
براساس اطلاعات منتشرشده، Yuanyan-1 در تحلیل ریزساختار کاتالیستها قادر است روزانه ۲۰۰ نمونه را بررسی و حدود ۵ هزار تصویر ثبت کند. این دستگاه همچنین توانایی تحلیل کمی ۵۰۰ هزار ذره را دارد و میتواند گزارشهای تخصصی شامل اطلاعات آماری دقیق مانند اندازه ذرات، میزان پراکندگی و ساختار کریستالی را بهصورت خودکار تولید کند.
عملکردی چند صد برابر سریعتر از روشهای سنتی
محققان اعلام کردهاند سرعت ثبت تصاویر در این میکروسکوپ حدود ۵۶ برابر بیشتر از میکروسکوپهای الکترونی عبوری معمولی است. همچنین راندمان تحلیل دادهها در مقایسه با عملیات دستی، نزدیک به ۳۰۰ برابر افزایش یافته است.
به گفته تیم توسعهدهنده، این فناوری نشاندهنده گذار از میکروسکوپهای سنتی وابسته به اپراتور به نسل جدید سیستمهای کاملاً خودکار مبتنی بر هوش مصنوعی است؛ مسیری که میتواند نقش مهمی در توسعه پژوهشهای مرتبط با شیمی انرژی، ژنوم مواد و علوم زیستی ایفا کند.