04.06.2020
Денис Гордеев

Движения молекул сняли на видео со сверхвысокой кадровой частотой

3.8

Комбинация специальной камеры и высокочувствительного электронного микроскопа помогла визуализировать колебания атомов в молекулах фуллерена.

Кадры съемки
Кадры съемки, сделанной учеными в ходе работы. Можно различить круглые очертания структуры фуллереновых молекул / Nakamura, Harano, Shimizu et al., Bulletin of the Chemical Society of Japan, 2020

Химики из Токийского университета сняли движение одиночных молекул на видео с частотой 1600 кадров в секунду. Это в 100 раз более высокая частота, чем в предыдущих опытах такого рода. Статья об этом опубликована в издании Bulletin of the Chemical Society of Japan.

Подобного результата ученые добились, объединив электронный микроскоп с высокочувствительной камерой и передовыми технологиями обработки изображений. «Наша просвечивающая электронная микроскопия дает невероятное пространственное разрешение, но, чтобы хорошо видеть детали физических и химических событий, также необходимо высокое временное разрешение. Поэтому мы применили метод захвата изображений», — говорит один из авторов исследования Эйичи Накамура.

К микроскопу, который способен различимо показывать объект размером менее одного ангстрема (одна десятитысячная доля микрометра), прикрепили камеру с прямой детекцией электронов. Но даже при такой комбинации сверхчувствительных приборов есть проблема, которая мешает получить четкое изображение, — визуальный шум. Чтобы устранить его, ученые воспользовались методом полной вариации: подобные алгоритмы часто применяются для улучшения качества потокового видео.

Колебания атомов в молекулах фуллерена с разной частотой кадров и разной степенью обработки видео / YouTube — SciTech Daily

Накамура и его коллеги проверили свою установку, снимая углеродные нанотрубки из молекул фуллерена: выпуклых многогранников, состоящих из 60 атомов углерода и по структуре напоминающих футбольный мяч. Ученым удалось установить, что колебания атомов в этих молекулах связаны с колебаниями контейнера с нанотрубками, чего не наблюдалось в похожих экспериментах ранее.

«Мы были приятно удивлены, что эта шумоподавляющая обработка изображений выявила ранее ненаблюдаемое движение молекул фуллерена, — говорит участник проекта Кодзи Харано. — Тем не менее у нас все еще есть серьезная проблема в том, что обработка изображения происходит уже после захвата видео. Это означает, что визуальная обратная связь пока проходит не в режиме реального времени».

Тем не менее технология, разработанная японскими учеными, чрезвычайно полезна для исследования наноразмерных структур. Подобная методика съемки может показать новые аспекты взаимодействия и поведения молекул и атомов.

Ранее мы писали о том, что ученые впервые сумели снять на видео сверхбыстрое вращение молекулы, а на поверхности золота обнаружены элементарные частицы, одновременно являющиеся собственными античастицами.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Вчера, 20:00
Василий Парфенов

Пару недель назад Международная космическая станция разменяла 23-й год своего существования на орбите. И хотя далеко не все ее модули насчитывают и десяти лет эксплуатации, конструкция в целом давно вызывает опасения в надежности. В числе прочего американскую сторону особо волнуют недавние неполадки в российском сегменте. Их считают предвестником серьезного препятствия человеческой экспансии в космос — когда мы лишимся важнейшего форпоста на орбите Земли, а замены ему еще не появится.

Позавчера, 05:45
Мария Азарова

Более низкие уровни интерлейкина-6 — маркера системного воспаления — выявили у людей, которые считали, что готовы предоставлять больше поддержки окружающим, чем получать взамен.

Позавчера, 19:51
Мария Азарова

Американские ученые вышли за рамки черт личности классической «Большой пятерки» и рассмотрели их в контексте прогнозирования финансовой успешности.

Позавчера, 05:45
Мария Азарова

Более низкие уровни интерлейкина-6 — маркера системного воспаления — выявили у людей, которые считали, что готовы предоставлять больше поддержки окружающим, чем получать взамен.

29 ноября
Мария Азарова

Ученые из США представили альтернативный молекулярный механизм образования меланоцитарного невуса, который согласуется как с экспериментальными, так и с клиническими наблюдениями.

30 ноября
Мария Осетрова

Спроектированные искусственным интеллектом и собранные вручную ксеноботы — живые машины из эмбриональных клеток лягушки — теперь могут спонтанно воспроизводить самих себя.

12 ноября
Мария Азарова

Кошки оказывались сбиты с толку, когда их человек, как им казалось, «телепортировался» в новое, неожиданное место. Однако они не реагировали таким же образом на чужих людей или других животных.

25 ноября
НИУ ВШЭ

Мобильные ученые публикуются в индексируемых журналах в два раза чаще. К такому выводу пришли исследователи из НИУ ВШЭ.

18 ноября
Ольга Иванова

Группа исследователей из Китая и США выявила дополнительный фактор, который мог способствовать самому крупному вымиранию на планете.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: