Fyysikot Katsovat 23 000 Yhden Atomin Sijaintia Ensimmäistä Kertaa

{h1}

Ensimmäisen kerran tiedemiehet ovat nähneet yli 23 000 atomin tarkat paikat sellaisessa partikkelissa, joka on tarpeeksi pieni, jotta se sopisi yksittäisen solun seinään.

Ensimmäisen kerran tiedemiehet ovat nähneet yli 23 000 atomin tarkat paikat sellaisessa partikkelissa, joka on tarpeeksi pieni, jotta se sopisi yksittäisen solun seinään.

Peter Ercien johtama Lawrence Berkeleyn kansallisen laboratorion ja UCLA: n Jianwei Miao käytti pyyhkäisyelektronimikroskooppia tutkimaan partikkelia, joka oli rautaa (Fe) ja platinaa (Pt), joka oli vain 8,4 nanometriä, ilmoitti eilen (helmikuu 1) Nature -lehdessä. (Nanometri on miljardinosa metristä, tai 3,9 tuhatta tuhatta.)

Miksi kukaan huolta kunkin pienen atomin sijainnista? "Nollapisteen ollessa jokainen atomi laskee", Michael Farle, Saksan Duisburg-Essenin yliopiston fyysikko kirjoitti oheisessa artikkelissa Nature and Nature. "Esimerkiksi muutama Fe- ja Pt-atomien suhteellinen asema FePt-nanopartikkelissa muuttaa dramaattisesti hiukkasen ominaisuuksia, kuten sen vasteen magneettikenttiin." [Kuvat: Tiny Life paljastui upeissa mikroskoopissa Kuvat]

Elektronipalkit

Skannauselektronimikroskoopin avulla elektronien säde siirretään objektin pinnalle kuvan luomiseksi. Tämä antaa tutkijoille mahdollisuuden nähdä jopa pieniä yksityiskohtia pienistä materiaaleista, kuten kiteistä ja proteiinimolekyyleistä. "On olemassa erittäin tehokkaita menetelmiä kristallien rakenteen selvittämiseksi", hän sanoi. "Mutta niiden täytyy olla täydellisiä kiteitä."

Tavallisesti, kun tällaista elektronimikroskooppia käytetään kristallin tai muun suuren molekyylin tarkasteluun, elektronit säteilevät näytteestä ja hajotetaan, kun ne osuvat siihen, pikemminkin kuin konepistoolista poljetut luodit hajottavat Supermanin rinnassa. Kun he lähtevät pois atomista, elektronit osuvat ilmaisimeen ja sieltä tutkija voi katsoa, ​​missä elektronit maata katsomaan atomien järjestelyä kristallissa tai molekyylissä.

Ongelma, Ercius sanoi, on, että kuva on rakennettu keskimäärin, joka saadaan käyttämällä monia atomia tai molekyylejä. Toisin sanoen tutkijat näkevät kuvion, mutta se voi vain kertoa, että atomien suurin järjestely ei ole, eikä kukaan todellisuudessa sijaitse. [Kuvagalleria: Upeat Peek Inside Molecules]

Rauta-platina-nanopartikkelit ovat eräänlainen epäsäännöllinen kide. Mutta tavallinen skannausmenetelmä ei toimi niillekin, koska atomit on järjestetty ainutlaatuisiin ja hieman epäsäännöllisiin tapoihin, tutkijat sanoivat. Niinpä heidän piti löytää uusi tapa käyttää elektronimikroskooppia. He päättivät tarkastella näytettä rauta-platina-hiukkasista monilta eri puolilta.

Yksittäisten atomien sijainti

Tätä varten he muuttivat tapaa, jolla näyte valmistettiin. Sen sijaan, että jättäisivät sen paikalleen, he panivat sen erityiseen pohjaan, joka antaa heidät pyörimään ja kallistamaan raudan ja platinansa hiukkasten muuttamalla orientointiaan hieman jokaisen "tilannekuvan" jälkeen elektronisäteen avulla. Muussa tapauksessa tutkijat käyttivät samaa menetelmää kuin tavallisesti.

Tämä yksinkertainen muutos oli voimakas: vaihtelevat suuntaukset tuottivat erilaisia ​​sirontakuvioita. Erilaisia ​​kuvioita, joita nostettiin ilmaisimeen, joka on samankaltainen kuin digitaalikameroissa, voitaisiin käyttää laskemaan 6 569 raudan ja 16 627 platinan atomin tarkkoja paikkoja nanopartikkelissa. Se ei ole toisin kuin kohteen 3D-mallin tekeminen ottamalla kuvia monista näkökulmista, jotka animaattorit tekevät rutiininomaisesti. Heidän tuloksensa atomeiden paikoissa saavutti Farlein mukaan noin yhden kymmenesosan yhden atomin läpimitan.

Tulevaisuudessa tällainen tarkka kuva saattaisi auttaa materiaalien tutkijoita luomaan nanometrikoostumuksia esimerkiksi kovalevyille. Kiintolevyjen valmistajat haluavat valmistaa pieniä, lähes täydellisiä kiteitä, jotta ne voidaan helposti magnetisoida ja pitää magneettikentän pitkään aikaan, Ercius totesi.

"Kaikilla kiteillä on vikoja", Ercius sanoi. "Ongelmana on, kun he saavat nanohiukkasia, joilla on nämä outoja vikoja, mikä tarkoittaa, että he voivat tarkastella niitä ja miten he vaikuttavat siihen, miten asiat toimivat."

Tietäen kunkin atomin tarkan sijainnin ansiosta tutkijat voivat ennustaa kuinka kristalli voi kasvaa. Ercius huomautti, että juuri nyt, kun materiaalit tutkijat suorittavat simulaatioita, heidän on oletettava, että kristalli kasvaa tietyllä tavalla ja nämä oletukset ohjaavat ennusteluja tulevaisuuteen. Jos he voisivat nähdä täsmälleen missä atomeja he ovat, he voivat tehdä tarkempia ennusteita siitä, miltä kristalli näyttää, kun se on kasvanut täysikokoiseksi.

"Mikä on niin hyvä asia, se on toimenpiteiden häiriö", Ercius sanoi. "Sen avulla näet ainutlaatuisia esineitä."

Alkuperäinen artikkeli WordsSideKick.com.


Video Täydentää: .




FI.WordsSideKick.com
Kaikki Oikeudet Pidätetään!
Jäljentämistä Materiaalien Sallittu Vain Prostanovkoy Aktiivinen Linkki Sivustoon FI.WordsSideKick.com

© 2005–2019 FI.WordsSideKick.com