Mit vier-dimensionaler Elektronenmikroskopie verfolgen Sie die Diffusion von Nanopartikeln in einer Flüssigkeit

Jacque Fresco and Roxanne Meadows on 'On The Edge, with Theo Chalmers' (Kann 2019).

Anonim

Ein Team von Forschern am Caltech hat eine Methode entwickelt, um die superschnelle Vortriebsbewegung von Brownschen Objekten, insbesondere im Nanobereich, auf Film zu erfassen. In ihrem auf der Open-Access-Site Science Advances veröffentlichten Artikel beschreibt das Team mithilfe von vierdimensionalen Elektronenmikroskopie-Techniken Echtzeitbilder von Gold-Nanopartikeln, wenn diese in einer Flüssigkeit diffundieren.

Es wird beobachtet, dass sich winzige Partikel, die in heißer Flüssigkeit suspendiert sind, scheinbar zufällig bewegen. Eine solche Bewegung wurde von Robert Brown im frühen 19. Jahrhundert bemerkt, ein Phänomen, das als Brownsche Bewegung bezeichnet wird. In jüngerer Zeit haben sich Forscher auf die Brownsche Bewegung konzentriert, da sie sich auf noch kleinere Partikel bezieht - Mikro- und Nanopartikel. Leider war es aufgrund technologischer Beschränkungen bisher nicht möglich, die Aktion auf Film festzuhalten - stattdessen haben die Forscher Stills zusammengefügt, die mit einem Elektronenmikroskop aufgenommen wurden. In dieser neuen Arbeit berichten die Forscher über eine von ihnen entwickelte Technik, die dieses Problem überwindet und eine neue Möglichkeit bietet, die Diffusion extrem kleiner Partikel zu untersuchen.

Der neue Ansatz beinhaltet die Verwendung einer vierdimensionalen Mikroskopie, bei der sowohl extrem schnelle Laserpulse als auch Transmissionselektronenmikroskopie zum Einsatz kommen - basierend auf einem Pump-Probe-Mechanismus. Der erste von zwei Lasern erregt die Teilchen, während das zweite ein Bild von der Aktion macht - es passiert so schnell, dass die Ergebnisse als Video angesehen werden können.

In ihren Experimenten feuerten die Forscher einen ersten Puls auf Goldnanopartikel ab und feuerten dann einen zweiten Puls ab, der Bilder von winzigen Blasen in der Nähe der Oberfläche der Nanopartikel erfasste und sie anregte. Die Erhöhung der Energie des ersten Pulses führte, wie das Team feststellte, dazu, dass viele der winzigen Bläschen zusammengeführt wurden, was zu verschiedenen Arten von Bewegung durch die Nanopartikel führte. Die Forscher schlagen vor, dass ihre Technik von anderen Forschern verwendet werden könnte, um Dispersionssysteme zu untersuchen, insbesondere solche, die nicht im Gleichgewicht sind. Es könnte auch den Weg zu der Entwicklung von lichtbetriebenen Nanorobotern weisen, die in flüssigen Systemen arbeiten.

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