• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
04.06.2020
Денис Гордеев
38 075

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.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Предстоящие мероприятия
Позавчера, 16:56
Василий Парфенов

В конце июля многие СМИ опубликовали новости с заголовками вида «Земля стала вращаться быстрее — и ученые не знают почему». К концу первой недели августа тема добралась и до русскоязычного сегмента Сети. На поверку этот инфоповод пусть и без негативных последствий, но демонстрирует основные пороки современной (не только научно-популярной) журналистики. Рассказываем, как в действительности изменяется скорость вращения нашей планеты, насколько хорошо известны причины таких осцилляций, а также почему ученые никогда ничего не знают наверняка (и это нормально).

Позавчера, 10:57
Сергей Васильев

Напряженная мыслительная деятельность приводит к накоплению нейромедиаторов в синапсах префронтальной коры. Это усложняет их работу и может повреждать нейроны, заставляя мозг сигнализировать об опасности.

Позавчера, 15:48
Ольга Иванова

Исследование американских нейробиологов на грызунах показало, что повышенный уровень тестостерона способствует не только агрессивному, но и просоциальному поведению.

Позавчера, 16:56
Василий Парфенов

В конце июля многие СМИ опубликовали новости с заголовками вида «Земля стала вращаться быстрее — и ученые не знают почему». К концу первой недели августа тема добралась и до русскоязычного сегмента Сети. На поверку этот инфоповод пусть и без негативных последствий, но демонстрирует основные пороки современной (не только научно-популярной) журналистики. Рассказываем, как в действительности изменяется скорость вращения нашей планеты, насколько хорошо известны причины таких осцилляций, а также почему ученые никогда ничего не знают наверняка (и это нормально).

Позавчера, 10:57
Сергей Васильев

Напряженная мыслительная деятельность приводит к накоплению нейромедиаторов в синапсах префронтальной коры. Это усложняет их работу и может повреждать нейроны, заставляя мозг сигнализировать об опасности.

Позавчера, 15:48
Ольга Иванова

Исследование американских нейробиологов на грызунах показало, что повышенный уровень тестостерона способствует не только агрессивному, но и просоциальному поведению.

2 августа
Александр Березин

Если западным странам удастся «лишить Кремль нефтяных доходов», то мир ждет геополитическое землетрясение. Только не обязательно в ту сторону, о которой вы сейчас подумали. На фоне того, что последует за «лишением», шок 1973 года может показаться детской игрой. Naked Science попробует оценить размах «потолочного катаклизма» заранее.

31 июля
Александр Березин

Саудовский принц одобрил строительство гигантского «лежачего небоскреба», который должен стать крупнейшим зданием в истории. Причем еще и самым экологичным в мире. Пресса и соцсети полны возмущенных оценок: «это антиутопия!», «проект сырой!» и тому подобным. Однако чисто технически это не так: «Зеркальную линию» на пять миллионов жителей вполне можно построить. И такое здание в самом деле будет энергоэффективным (и формально безуглеродным). Но у проекта есть другие слабые места, лежащие скорее в сфере науки, нежели техники. Naked Science попробовал разобраться в деталях.

27 июля
Алиса Гаджиева

Новое исследование показало, что появившаяся у человека способность переваривать молочный сахар никак не сказалась на распространенности потребления продуктов молочного животноводства.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

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

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

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: