Традиционные методы, используемые исследователями для определения структуры кристаллов и минералов, основаны на когерентном рассеянии света. Другими словами, световые волны ударяются о конструкцию и отклоняются, но продолжают колебаться без какого-либо искажения или прерывания их гребней и впадин. Если с помощью детектора можно измерить достаточное количество этих фотонов, будет получена характерная дифракционная картина, которую можно использовать для получения картины рассеянных атомов или кристаллической структуры.Однако большинство световых волн рассеиваются некогерентно, то есть волновые структуры исходящих волн больше не связаны напрямую с входящими волнами, поскольку свет отражается от атомов, которых он касается, как флуоресцентный свет.
В результате получается рассеянный фоновый свет, который ученые до сих пор считали непригодным для визуализации, что отрицательно сказывалось на точности метода.Однако именно этот некогерентно рассеянный свет сейчас используется для анализа структуры. В DESY исследователи успешно создали изображение гексагональной структуры микрометрового размера в форме бензольного кольца. Основная техника этой процедуры не нова.
Роберт Хэнбери Браун и Ричард К. Твисс использовали некогерентный свет для определения диаметра звезд еще в 1956 году. Группа исследователей из Эрлангена и Гамбурга усовершенствовала этот метод, используя его для анализа микроскопических структур.Новаторский метод имеет одно решающее преимущество. «Чем меньше структуры, которые нужно отобразить, тем больше доля некогерентно рассеянного света», — объясняет ведущий автор исследования Раймунд Шнайдер из FAU. «Хотя это создает когерентную визуализацию, увеличивающую проблемы с интенсивностью, наш метод на самом деле выигрывает от этого». Новый метод может значительно улучшить анализ структур в области биологии и медицины.
Оригинальная публикация «Квантовое изображение с некогерентно рассеянным светом от лазера на свободных электронах» была опубликована в журнале Nature Physics.