Kombination af pulserende laser med elektronpistol giver mulighed for hurtig optagelse af nanopartikler i en væske

(Phys.org) - Et team af forskere ved California Institute of Technology har kombineret en pulserende laser med en elektronpistol for at fange billeder af suspenderede nanopartikler, der bevæger sig med nanosekundhastigheder. I deres papir offentliggjort i tidsskriftet Videnskab , gruppen beskriver deres tilgang, og hvordan de brugte deres apparat til at følge bevægelsen af ​​laser-eksiterede nanopartikler. Peter Baum med Ludwig-Maximilians-Universität tilbyder et perspektivstykke om arbejdet i det samme journalnummer, skitserer, hvad de har opnået og beskriver mulige anvendelser for deres teknik - han giver også nogle ideer til, hvordan det kan forbedres.

For at få et bedre kig på materiens byggesten, forskere har aggressivt forfulgt bedre mikroskoper, der ikke kun tillader et nærmere kig på tingene, men korte kig ind i interaktioner eller reaktioner, der opstår med utrolig hurtige hastigheder. I denne nye indsats, forskerne søgte at kombinere teknologier til at fange ultrahurtige laserpulser, der ramte et par bundne guldnanopartikler suspenderet i et vandopløsningsmiddel.

For at fange handlingen, forskerne placerede guld -nanopartikelparret i en dråbe vand, og pressede derefter resultatet mellem plader af siliciumnitrid, som var valgt, fordi det lader elektroner passere igennem, men er stærk nok til at modstå vakuumtrykket inde i et elektronmikroskop. Holdet målrettede derefter en laser mod nanopartiklerne og affyrede en række meget hurtige impulser mod den, får vandet til at koge lige ved siden af, spændende nanopartiklerne i bevægelse. På samme tid, en elektronpistol affyrede elektroner mod de samme nanopartikler, oprette en flash til billedoptagelse. For at oprette billedet, teamet fulgte en proces i tre trin:valg af billedet ved hjælp af kvasi-kontinuerlig elektronbelysning, anvende en laserpuls, samtidig med at den påfører en sondepuls, og derefter afbildning af slutresultatet igen ved hjælp af kvasi-kontinuerlig elektronbelysning. Ved løbende at gentage deres tretrinsproces, teamet var i stand til at indsamle en datastrøm med information om nanopartikleparrets ændrede position, hvilken, når det kombineres, bestod af en video af slags, der skildrede bevægelserne af nanopartikelparet.

Teknikken kræver forfining, som Baum bemærker, men åbner døren for muligheden for at skabe mikroskoper til billedbiologiske interaktioner, der opstår ved nanosekundhastigheder.

© 2017 Phys.org