Мы будем рады, если вы поддержите портал



Вконтакте Одноклассники Твиттер Фейсбук

красный зелёный голубой

Ученые научились взвешивать атомы с помощью микроскопа

Ученые научились взвешивать атомы с помощью микроскопа
ПОЛНЫЙ АНТИПАРАЗИТАРНЫЙ КОМПЛЕКТ (НА 10 ДНЕЙ ЧИСТКИ). ЛИМОННО ЭВКАЛИПТОВАЯ ЧИСТКА

Австрийские ученые разработали методику, позволяющуюопределять изотопное распределение химических элементов в материале с помощьюметода просвечивающей растровой электронной микроскопии. К настоящему моментуавторы опробовали новый метод только на образцах графена, но в дальнейшемпланируют применить его для исследования других двумерных объектов. Ученыеутверждают, что, помимо удобства, разработанная ими методика позволяет достичьлучшего пространственного разрешения при изучении двумерных объектов посравнению с другими методами. Работа опубликована в журнале Nature Communications,краткое описание статьи доступно на сайте Венского университета.

В просвечивающем электронном микроскопе (ПЭМ) ультратонкийсрез или пленка изучаемого вещества (до 0,1 микрометра толщиной) облучаетсяпучком электронов определенной энергии. Расположенные за образцом различныедетекторы собирают прошедший рассеянный пучок или электромагнитное излучение,которое возникает из-за взаимодействия электронов с образцом. Оснащенныйнесколькими детекторами ПЭМ позволяет не только строить изображение объекта, нои определять элементный состав образца, кристаллическую структуру, наличиедефектов и т.д.

Основным отличием растрового ПЭМ (ПРЭМ) от обычного просвечивающего электронного микроскопа является наличие очень точной системы фокусировки электронного пучка,которая позволяет «сжать» его в точку с размерами меньше ангстрема, чтосопоставимо с радиусами отдельных атомов. Перемещая электронный пучок исопоставляя данные детекторов с его положением, можно получить изображениеизучаемого объекта с очень высокой точностью.

Авторы новой работы использовали возможности сверхточнойфокусировки ПРЭМ для других целей: ученые смогли определить распределениеизотопов углерода в образце графена. Для этого точечный электронный пучокфокусировали на отдельном атоме углерода и ждали, пока рассеянной электронами энергиине станет достаточно, чтобы выбить этот атом из образца. Изотопу углерода 12C требуетсяменьше энергии, чтобы «вылететь» из графенового листа, в отличие от болеетяжелого 13C.Таким образом, по необходимому для «выбивания» атомов среднему количествуэлектронов можно определить изотопный состав образца и, одновременно с этим,«используя» те же самые электроны, построить изображение объекта.

Чтобы «откалибровать» прибор, ученые изготовили несколькообразцов графена: первый из чистого углерода 12C, второй, состоящийполностью из тяжелого изотопа 13C, и еще один смешанного состава. После серии измерений на «чистых»графеновых листах авторы методами математической обработки определили средниеколичества и скорости электронов, необходимые для «выбивания» конкретногоизотопа углерода. Свои вычисления ученые проверили методом рамановской спектроскопии, который также позволяет оценить изотопный состав по характерномувиду спектров, однако с гораздо меньшим разрешением.

Авторы также провели сравнение нового метода с другимираспространенными способами получения изображений пространственногораспределения изотопов в образце. Так, некоторые виды масс-спектрометрии такжепозволяют извлечь подобную информацию. Для этого атомы из образца выбивают пучкомионов или испаряют лазером, а затем определяют их массу и заряд, пропуская пучокполучившихся заряженных частиц через сложные магнитные системы и собирая данныеоб их пролете с помощью различных детекторов. Однако отделение сигналов 13Cот, например, 12C1H в масс-спектрометрии являетсянетривиальной задачей. Еще один метод определения изотопного состава — атомно-зондоваятомография — позволяет строить трехмерные поатомные изображения образца, номожет работать только с объектами определенной формы.

Основы электронной микроскопии заложили немецкие инженеры МаксКнолль и Эрнст Руска еще в 1931 году. Метод был создан на замену оптическоймикроскопии, которая не позволяла получать изображения объектов меньшеопределенного размера из-за так называемого барьера Аббе, обусловленного длинойволны света. В 1986 году Эрнсту Руске за создание ПЭМ была присужденаНобелевская премия по физике.

Екатерина Митрофанова

N+1

Поставьте оценку:
Рейтинг 0 (Проголосовало: 0)

ОЗДОРОВЛЕНИЕ И ДОХОД С КОРПОРАЦИЕЙ "СИБИРСКОЕ ЗДОРОВЬЕ"

Понравилось? Поделитесь с друзьями через кнопки социальных сетей!

Добавить страницу в закладки

0
11:35
38
Популярные видео каналы