| | Сегодня, 06:05 | Новости науки и техники
Ученые впервые в трехмерные голографические изображения молекул, сложные, детализированные до уровня отдельных атомов
Исследователи из Технологического университета в Дортмунде и Институт физики микро Макса Планка в Германии разработали новую технологию камеры, который позволяет получить трехмерное голографическое изображение внутренних частей сложных молекулярных структур, подробно на уровне атомов. До недавнего времени наиболее распространенными методами сбора, в том числе сканирующую туннель микроскопии могут видеть только поверхности молекул, и способность проникать в глубь молекулярных структур и способность видеть все атомы, дает людям возможность беспрецедентного понимания уникальных физических и химических свойств уже известных материалов и разработке новых материалов.
До недавнего времени в мире не существовало, прямые методы исследования внутренностей молекул. Таким образом, точное расположение атомов в большинстве молекул может быть определена только косвенным путем или рассчитывается теоретически. Этот недостаток экспериментальной информации о реальном расположении атомов служила препятствием в определении взаимосвязи между структурой молекул и разные свойства. Ранее исследователи пытались «войти внутрь» молекул с помощью голографических методов, но все эти попытки имели лишь частичный успех. Максимум, чего удалось добиться ученым, были изображения, в которых приняли участие до 10 атомов.
Новый метод голографической съемки является симбиозом нескольких улучшенных методов, которые использовались ранее. Их использование позволяет полностью избавиться от артефактов изображения, дает возможность сделать снимок из тысячи атомов одновременно и позволяет отличить друг от друга атомы различных элементов.
Новый голографический метод работает из-за эффекта рассеяния пучка электронов от атомов внутри молекулы. Высокочувствительные датчики фиксируют различия между испускаемым специальной источника и рассеянным атомов поток электронов. Это, в свою очередь, позволяет получить дифракционную картинку и восстановить объемное голографическое изображение, на котором показано расположение каждого атома.
Основная проблема, решение, которое позволило ученым создать новый метод съемки-это использование рентгеновских лучей, электронов с большей энергией, в несколько тысяч электрон-вольт, по сравнению с нескольких сотен. Что именно больше всего лучи высокой энергии могут быть направлены в форме узкого конуса, что позволяет снизить нежелательное рассеяние и избежать появления артефактов.
Несмотря на то, что единственный дифракционный образ уже заключает в себе всю информацию, необходимую для получения трехмерного изображения, ученые улучшают качество изображения, считая, и, положив один на другой порядка 20 первичных образов, что позволяет почти полностью подавить все шумы и помехи.
Немецкие ученые считают, что разработанный ими новый метод получения изображений внутренних органов молекул и кристаллов, будет служить не только дополнением к ассортименту уже существующих методов съемки. Знание точного расположения отдельных атомов внутри молекулы способна обеспечить Скачкообразное продвижение в различных областях науки и техники, включая биологию, медицину, материаловедение, и др.
