Биометрика — технологии идентификации личности

Лента всех новостей ресурса

Разум и мозг — самые "интеллектуальные" новости и статьи

Роботы — автоматические автономные машины

Новости из разных
уголков земного
шара —
География

Компьютеры
неотъемлемая часть современной жизни
Космос
Астрономия, планеты, ракеты...

Контактная информация
Информация о владельце ресурса

Нанотехнологии — наука и технология коллоидных систем

Обратная связь
с администрацией ресурса

Авторы и редакторы
Люди работающие над ресурсом

О проекте
более подробная информация о нас

Учёные разглядели строение наночастицы золота в атомном разрешении

Лос-Анджелесские исследователи смогли глубоко заглянуть в самые мельчайшие структуры в мире, чтобы создать трёхмерные изображения отдельных атомов и их расположение, сообщает «SciencePlanet.ru». Данное исследование, опубликованное 22-го марта 2012-го года в журнале «Nature» (Природа), представляет собой новый метод прямого измерения атомной структуры наноматериалов.

«Это первый эксперимент, в котором мы можем непосредственно увидеть местные структуры в трёхмерном разрешении на атомном уровне. Раньше, этого никто не мог сделать», — сказал Цзянь-вэй Мяо, профессор физики, астрономии и научный сотрудник Калифорнийского института наносистем (CNSI) в Лос-Анджелесе.

Мяо и его коллеги использовали просвечивающий электронный микроскоп, чтобы осмотреть узкий луч высокоэнергетических электронов, состоящих из крошечных частиц золота — всего 10 нанометров в диаметре (почти в 1000 раз меньше, чем эритроцит). Наночастицы содержат десятки тысяч отдельных атомов золота, каждая из которых примерно в миллион раз меньше ширины человеческого волоса. Эти атомы взаимодействуют с электронами, которые проходящими через образец и отбрасывают тени, содержащие информацию о внутренней структуре наночастиц на детектор микроскопа.

Команда Мяо обнаружила, что при проведении измерений под 69-ью различными углами, они могут объединить данные, подбираемые из каждой тени в «3D» реконструкцию интерьера наночастицы. Используя этот метод, который известен как электронная томография, команда Мяо смогла увидеть отдельные атомы и то, как они были расположены внутри конкретных наночастиц золота.

В настоящее время рентгеновская кристаллография является основным методом для визуализации «3D» молекулярных структур на атомном разрешении. Однако, этот метод заключается в измерении многих, почти идентичных образцов и усреднении результатов. «Рентгеновская кристаллография обычно берёт в среднем по триллиону молекул, что приводит к потере некоторой информации в этом процессе», — сказал Мяо.

Рентгеновская кристаллография является мощным средством для выявления структуры совершенных кристаллов, которые являются материалами с ненарушенными сотами совершенно расположенных атомов, выстроенных в линию так же аккуратно, как книги на полке. Тем не менее, большинство структур, существующих в природе не являются кристаллическими, со структурами, гораздо менее упорядоченными, чем их кристаллические аналоги.

«Наша современная технология базируется в основном на кристаллических структурах, потому что мы знаем способы, как проанализировать их», — сказал Мяо. «До недавнего времени никакие эксперименты не позволяли разглядеть строение атома в трёхмерном изображении в не кристаллических структурах», — добавил он.

«Зондирование некристаллических материалов очень важно, поскольку даже небольшие изменения в структуре могут значительно изменять электронные свойства материала», — отметил Мяо. Например: возможность внимательно изучить внутренность полупроводника, может выявить скрытые внутренние дефекты, которые могли бы повлиять на его производительность.

«Трёхмерное атомное разрешение некристаллических структур остаётся одной из главных нерешённых проблем в физике», — сказал он.

Мяо и его коллеги не совсем разгадали «некристаллическую загадку», но они показали, что могут создать изображение структуры, которая не является идеально кристаллической и имеет разрешение 2,4 ангстрема (средний размер атома золота составляет 2,8 ангстрем). Оказалось, что наночастица золота, которую они измеряли в своём исследовании, состоит из нескольких различных кристаллических кристаллитов, формирующих паззл с атомами, выстроенных в слегка разбросанном порядке. «Наноструктуры со скрытыми кристаллическими сегментами и границами внутри будут вести себя иначе, чем те, которые сделаны из одного непрерывного кристалла», — сказал Мяо.

Команда Мяо также обнаружила, что небольшая капля золотая, которую они изучали, на самом деле имела форму многогранного драгоценного камня — ещё одна небольшая деталь, которая при использованием ранних более традиционных методов, возможно была упущена.

Этот проект был вдохновлён более ранними исследованиями Мяо, в которых искались пути минимизации дозы излучения пациентов, подвергавшихся использованию компьютерной томографии. Во время обследования, пациенты должны пройти рентген, сделанный под различными углами. В результате эти снимки объединяют, чтобы предоставить врачам картину человеческого тела. Мяо нашёл математически более эффективный способ получить аналогичные снимки с высоким разрешением, при этом сокращая в несколько раз использование рентгена. Позже он понял, что это открытие может принести пользу учёным зондирующим внутренности наноструктур, а не только врачам, которые отслеживают опухоли или переломы.

Наноструктуры, как и пациенты, могут быть повреждены, если проводится слишком много сканирования. Постоянная бомбардировка высокоэнергетических электронов может привести не только к изменению атомов в наночастицах, но и подтолкнуть к изменению формы у самой частицы. Собрав свои медицинские открытия в области материаловедения и нанотехнологий, Мяо удалось изобрести новый способ, чтобы заглянуть внутрь самых крошечных структур.

Открытие, сделанное командой Мяо может привести к улучшению разрешения и качества изображений при исследовании томографией во многих областях, включая исследования биологических образцов.

Данное исследование было проведено при «CNSI’s Electron Imaging Center» для «NanoMachines» и финансировалось «UC Discovery/Tomosoft Technologies». «Tomosoft Technologies» является старт-ап компанией, основанной для работы Miao.

Среди других соавторов «UCLA» находились: Крис Риган, доцент кафедры физики, астрономии и исследователь «CNSI»; аспиранты Мэри Скотт, Цянь-Чунь Чен, Мэтью Мекленбург, Чон Чжу и доктор Руи Сю. Важную роль в работе сыграли: Чэнь и Скотт. Соавторы: Петр Ерциус и Ульрих Дамен из Национального центра по электронной микроскопии в Национальной лаборатории Лоренса Беркли.

Форма для комментариев

Имя:
E-mail:
Комментарий:

Последние новостина главную

Дело ООО «Аквамарин» против ФНС России

Дело ООО «Аквамарин» против ФНС России(0)

В Верховном Суде Российской Федерации 25 октября 2017 года был рассмотрен спор по жалобе ООО «Аквамарин», оспаривающего право вышестоящего налогового…

Астероид определенно собирается попасть на Землю, предупреждает эксперт

Астероид определенно собирается попасть на Землю, предупреждает эксперт(0)

Космос — опасное место, и, поскольку Земля находится в космосе, каждое живое существо на планете рискует однажды почувствовать это на…

В океане недалеко от Австралии исследователи обнаружили…

В океане недалеко от Австралии исследователи обнаружили…(0)

Говорят, что океанские глубины на земле изучены учеными меньше, чем космическое пространство. И подтверждения тому, как мало мы знаем о…

Гигантская дыра на Марсе. Ученые гадают о ее происхождении

Гигантская дыра на Марсе. Ученые гадают о ее происхождении(0)

Два полных десятилетия роверы находятся на Марсе. И ученые знают о Красной планете довольно многое. Достаточно широк спектр знаний о…

Обучение чтению глубоко трансформирует наш мозг

Обучение чтению глубоко трансформирует наш мозг(0)

Чтение – изобретение современной культуры. Ученые обнаружили, что в нашем мозге нет определенного отдела, который бы “отвечал” за это умение.…

Смотреть все
Читайте нас Присоединяйтесь
на Яндекс на Rambler в Новотеке в Инфороторе в LiveInternet в Google+ в Facebook в Twitter ВКонтакте в LiveJournal
При полном или частичном копировании материалов с сайта, прямая не закрытая от индексации ссылка на www.scienceplanet.ru обязательна! © 2012 SciencePlanet.ru