Электронный микроскоп, различающий отдельные атомы, появился в Британской Национальной лаборатории SuperSTEM

    Nion Hermes Scanning Transmission Electron Microscope стоит 3,7 млн фунтов стерлингов ($ 5,5 млн) и позволяет увидеть объекты в миллион раз меньше человеческого волоса. Главный фокус электронного микроскопа заключается в том, что вместо пучка фотонов, как обычные световые микроскопы, он использует пучок электронов. Длина волн электронов меньше, что и позволяет получать большее увеличение при лучшем разрешении.




    Что до области применения подобного устройства, то она обширна. Возьмем, для начала, электротехнику. Все предпочитают компактные носимые девайсы. Наши гаджеты становятся меньше день ото дня. Для их создания необходимы транзисторы, полупроводники и пр. детали, но чтобы создавать такие миниатюрные изделия необходимо уметь оперировать материалами на уровне атомов. Ведь если в структуру, к примеру, графена, двумерного листа атомов углерода, добавить лишний атом, изменится сам материал! Поэтому, необходим особый атомарный контроль, сохраняющий целостность материала.

    Ученые в лаборатории SuperSTEM развивают свой проект с дисульфид молибденом. Это другой 2D материал, наподобие графена. Он используется в качестве промышленного катализатора, например, для удаления серы из ископаемого топлива. Датская химическая компания Haldor Topsoe использует электронные микроскопы, чтобы изучить, как переставляя атомы дисульфид молибдена, можно повлиять на его каталитические свойства.

    Супер микроскоп востребован и в наномедицине. С его помощью можно проверить насколько надежно молекула препарата прикреплена к наночастице, действующей в качестве транспорта лекарств.

    А еще, с его помощью можно рассматривать кристаллические структуры частиц метеоритной пыли. Хотя, все это пока просто хороший задел на будущее.





    Ads
    AdBlock has stolen the banner, but banners are not teeth — they will be back

    More

    Comments 25

      +9
      >позволяет увидеть объекты в миллион раз меньше человеческого волоса
      Ох как надоели с этими волосами! Что это за мера такая? Что, у всех человеков, всех рас и во всех местах волосы некой стандартной толщины, да?
        +6
        … и обеспечить электричеством N домовладений!
          +14
          Разумеется, автор ошибся, и речь идёт не о ширине волоса человека, а о ширине волоса данного животного:

          image
            +1
            Была бы это научная статья — тогда ангстремы и нанометры смотрелись бы органичнее, но язык был бы суше.
            А обычному обывателю для научно-популярного изъяснения нужны наглядные сравнения. С песчинками, с рисовым или маковым зернышком. Или с человеческим волосом.
              +7
              Всегда удивляло как кому-то что-то может сказать фраза «в миллион раз тоньше человеческого волоса». Ну, в принципе, любой человек может вырвать у себя волос и посмотреть на его толщину, но вот как представить величину в миллион раз меньшую и чем они будет отличаться от величины, которая «в сто тысяч раз тоньше человеческого волоса»
                +1
                Да даже оценить толщину волоса на глаз невозможно. Вот я смотрю на свой волос: и какой он толщины? 0.05 мм? Или 0.001? Естественно можно глянуть в Википедии, но тогда какова цена такому «наглядному» сравнению?
                  +1
                  Вы так пишите как будто все люди знают досконально размеры спичечного коробка с которым обычно сравнивают разные объекты.
                  Так же и с волосом, люди знают что волос очень тонкий, а тут речь о вещах в миллион раз меньше. Просто толщина волоса обычно означает наглядный пример самого маленького размера о котором имеет представление любой человек.
                  И согласитесь определение в миллион раз меньше человеческого волоса, звучит понятнее чем в миллиард раз меньше спичечного коробка, хотя на деле это примерно одинаковые значения.
                    0
                    Да, сравнения вроде «Х в миллион раз больше, чем У» всегда порочны просто потому, что большинство людей (я в том числе) не способны представить себе число миллион, в голове оно превращается в бесконечность. Но размер спичечного коробка очевиден, а толщина волоса — нет, поэтому в одном случае имеем «число/бесконечность», а в другом — «бесконечно малое/бесконечно большое». В первом случае дается ощущение понимания, но оно ложно. Из-за этого всего я стараюсь никогда не приводить такие сравнения.
                      0
                      просто потому, что большинство людей (я в том числе) не способны представить себе число миллион, в голове оно превращается в бесконечность

                      Это известный факт. Не важно, размерами оперировать, суммами, количеством, человек способен отдалённо (подсознательно осознанно) представить себе только числа, в районе нескольких тысяч. Всё, что выше — мутная абстракция.

                      То есть «в 50 тысяч раз меньше» и «в пять миллионов раз меньше» — равнозначные вещи. Попросту говоря мозг интерпретирует это как «в дохрена раз меньше» и всё.
              +5
              ГОСТ 12859-67


              (http://i.snag.gy/t0xtx.jpg)
                0
                В американских фильмах/документалках часто сравнивают с площадью Манхетена и высотой статуи свободы.
                  0
                  То есть в данном случае видны предметы в миллион раз меньшие, чем толщина волоса статуи свободы. :)
                +4
                А чем этот электронный микроскоп принципиально отличается от других? Как добились особо высокого разрешения? И как удается наблюдать атомы, не разрушив молекулы?
                  +1
                  По ссылке информация есть. Точнее, по ссылке на страничке, на которую дана ссылка. :) www.superstem.org/whatissuperstem
                  Долго думал, но так и не понял, почему автор про нее и не рассказал. :)
                  +3
                  Поясните неучу: в чем новизна микроскопа? В детстве у меня был «Энциклопедический словарь юного техника», кажется от 1983 года, и там был описан принцип электронного микроскопа, так же, как в статье. В школьном учебнике физики я видел фотографию атомов золота (я выпуска 2006 года, думаю многие здесь тоже помнят этот учебник). Или я чего-то не так понял?
                    +2
                    Насколько я понимаю, разница тут в том, что микроскоп не туннельный. (В туннельном микроскопе вероятность квантового туннелирования электрона с поверхности на иглу зависит от расстояния до атома). А вот какой тут микроскоп, не GT'ный формат обсуждать. Специалистов-то нет и не предвидится. Ализар во все поля и всё такое.
                      +9
                      Новизны, как я понял (мог и неправильно понять), большой нет. Выше энергия пучка, снижены аберрации, значительно увеличена механическая стабильность системы. За счет этого удалось добиться максимальной разрешающей способности на сегодня для электронных микроскопов. Все это делается в рамках программы SuperSTEM (Scanning Transmission Electron Microscopy).
                      Микроскопов у них уже три: VG HB501 with MarkII Nion Cs corrector, Nion UltraSTEMTM 100 и Nion UltraSTEMTM 100MC 'HERMES', каждый лучше предыдущего.
                      Всю информацию они, в отличии от автора поста, открыто выкладывают вот здесь: www.superstem.org/whatissuperstem. Про сами микроскопы вот здесь: www.superstem.org/instrumentation.
                      Ссылки на работы с третьим микроскопом попадаются от января 2013 года. Спрашивается, в чем новизна? Почему через два года об этом пишут?
                      :)
                      Даже самое интересное — картинки — не подписаны.
                      Первая — микрофотография частицы сплава меди и серебра на поверхности алюминия.
                      Вторая — ячеистая наноструктура в алмазе. Микроскоп был использован, чтобы объяснить природный коричневый цвет алмаза.
                      Третья — наночастица дисульфида молибдена толщиной в один атом на графитовой подложке.
                      Четвертая — микрофотография графеновой пластины. Отдельные пятна (красноватые узелки сетки) — это отдельные атомы углерода.
                      В общем, микроскоп с успехом используется, только нам об этом не рассказали. Зато не забыли указать стоимость. :)
                        +2
                        Тот случай, когда комментарий ценнее статьи :) Спасибо!
                          +1
                          Спасибо за комментарий, он гораздо информативнее поста. Заодно интересно отметить, что JEOL на серийно выпускаемых электронных микроскопах JEM-ARM300F достигали лучшего пространственного разрешения 63 пм ещё в 2011 году, если не раньше.
                            0
                            Вот-вот.
                            JEM-ARM200F, который не сильно хуже 300-ки, у нас в универе уже больше года работает. Так что никакой новизной тут и не пахнет.
                              +1
                              Если я правильно понял, вся лаборатория возникла для реализации неких принципов, которые должны улучшить работу имеющихся тогда (в конце 90-х) микроскопов. Она патентует свои разработки, а теперь, добившись достаточно хороших результатов, пытается их использовать на практике. И статьи появляются о том, что там они увидели структуру катализатора, там — расположение атомов на той или иной поверхности, там провели исследования для тех, а там — для этих. В общем, прорывов нет, а работы — вполне достойные. :)
                        • UFO just landed and posted this here
                            +2
                            Зависит от ускоряющего напряжения (или от энергии электронов, что в данном случае одно и то же). Для 100 кВ имеем 3.7 пм.
                              +1
                              А насколько это меньше человеческого волоса?
                                +1
                                Это пренебрежимо мало по сравнению с человеческим волосом.

                          Only users with full accounts can post comments. Log in, please.