Движения молекул сняли на видео со сверхвысокой кадровой частотой — Naked Science
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, 14:34
Илья Ведмеденко

Осведомленный источник ТАСС сообщил, что опытный образец перспективного стратегического бомбардировщика нового поколения соберут к 2023 году. Ранее стало известно, что в России изготовили первый образец двигателя для нового самолета.

Вчера, 11:54
Александр Березин

Среди полностью привитых препаратом от центра «Вектор» процент заболевших Covid-19 слабо отличим от процента заболевших среди тех, кто не прошел вакцинацию. В то же время среди привитых другими вакцинами этот показатель в несколько раз ниже, чем среди непривитых.

9 часов назад
Ольга Иванова

26-летняя девушка из Португалии обнаружила, что после родов у нее началась лактация из подмышечной впадины. Врачи заявили, что это редкий случай полимастии.

1 августа
Мария Азарова

Исследование микробиома кишечника, проведенное японскими и американскими учеными, предоставляет один из потенциальных ключей к долголетию и лечению бактериальных инфекций.

29 июля
Сергей Васильев

В Канаде обнаружили окаменелости, поразительно похожие на скелет морских губок и при этом на миллионы лет старше Кембрийского взрыва, когда появились современные типы животных.

Вчера, 14:34
Илья Ведмеденко

Осведомленный источник ТАСС сообщил, что опытный образец перспективного стратегического бомбардировщика нового поколения соберут к 2023 году. Ранее стало известно, что в России изготовили первый образец двигателя для нового самолета.

25 июля
Александр Березин

До массовой термоядерной энергетики 20 лет — и всегда будет 20 лет. Это незатейливая шутка сама стала старой еще 20 лет назад. Общество расстраивается от того, что термояд все никак не могут вывести на промышленный уровень. И лишь Илон Маск считает, что термоядерный реактор вовсе не нужен. Внимательный анализ показывает, что он прав. Даже если все технические проблемы термоядерной энергетики чудесным образом разрешатся, у нее не будет шансов вытеснить конкурентов. Как так вышло, и что тогда спасет человечество от энергетического кризиса?

13 июля
Ольга Иванова

Международная команда ученых идентифицировала ДНК из почвы в грузинской пещере. Благодаря этому исследователям удалось восстановить геном человека возрастом 25 тысяч лет, не имея никаких скелетных останков.

8 июля
Василий Парфенов

Подросток из бельгийского города Остенде стал вторым самым юным обладателем высшего образования в обозримой истории. Он с отличием окончил курс физики в Антверпенском университете и теперь собирается защитить магистерскую степень, а затем и докторскую диссертацию в этой области. Цель у него простая и понятная: увеличение продолжительности жизни человека вплоть до полного бессмертия за счет замены частей тела и органов механическими или искусственными.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: