С помощью специальной камеры и высокочувствительного электронного микроскопа удалось наблюдать за колебаниями атомов в молекулах фуллерена.
Японские ученые из Токийского университета впервые засняли перемещение отдельных молекул на видео, используя частоту 1600 кадров в секунду. Этот показатель в сотню раз превышает показатели, достигнутые в аналогичных экспериментах ранее. Результаты исследования были опубликованы в научной статье опубликована в издании Bulletin of the Chemical Society of Japan.
Благодаря сочетанию электронного микроскопа с высокочувствительной камерой и современными методами обработки изображений ученым удалось достичь подобного результата. По словам одного из авторов исследования, Эйичи Накамуры, «просвечивающая электронная микроскопия обеспечивает впечатляющее пространственное разрешение, однако для детального изучения физических и химических процессов требуется и высокое временное разрешение. В связи с этим, мы использовали метод захвата изображений.
Микроскоп, позволяющий различить объекты размером менее одного ангстрема, был оснащен камерой прямой детекции электронов. Однако даже при использовании такой высокочувствительной комбинации приборов возникает проблема, препятствующая получению четкого изображения – визуальный шум. Для его устранения ученые использовали метод полной вариации, который часто применяется для повышения качества потокового видео.
Накамура и его соавторы проверили разработанную ими установку, извлекая углеродные нанотрубки из молекул фуллерена – выпуклых многогранников, состоящих из 60 атомов углерода и имеющих структуру, напоминающую футбольный мяч. В ходе исследования ученые установили, что колебания атомов в этих молекулах коррелируют с колебаниями контейнера, содержащего нанотрубки, что ранее не было зафиксировано в аналогичных экспериментах.
«Участник проекта Кодзи Харано отмечает, что применение данной технологии шумоподавления позволило обнаружить ранее незамеченное движение молекул фуллерена, что стало для нас приятным сюрпризом. Однако, остается существенная проблема: обработка изображений выполняется после записи видео, что не позволяет получить визуальную обратную связь в режиме реального времени».
Несмотря на это, технология, созданная японскими исследователями, представляет значительную ценность для изучения наноструктур. Данный метод визуализации позволяет выявить ранее неизвестные особенности взаимодействия и поведения молекул и атомов.
Ранее мы сообщали о том, что ученым впервые удалось снять на видео сверхбыстрое вращение молекулы, а на поверхности золота обнаружены элементарные частицы, одновременно являющиеся собственными античастицами.