Brug af firedimensionel elektronmikroskopi til at spore diffusion af nanopartikler i en væske

Et team af forskere ved Caltech har udviklet en måde at fange den superhurtige fremdrivende bevægelse af Brownske objekter på film, især dem på nanoskalaen. I deres papir offentliggjort på open-access-webstedet Videnskabens fremskridt , holdet beskriver brugen af ​​firedimensionelle elektronmikroskopiteknikker til at fange realtidsbilleder af guldnanopartikler, når de diffunderer i en væske.

Små partikler suspenderet i varm væske observeres at bevæge sig på en tilsyneladende tilfældig måde. En sådan bevægelse blev bemærket af Robert Brown i det tidlige 19. århundrede, et fænomen kaldet Brownsk bevægelse. I nyere tid, forskere har fokuseret på Brownsk bevægelse, da den relaterer til endnu mindre partikler - mikro- og nanopartikler. Desværre, på grund af teknologiske begrænsninger, det var tidligere umuligt at fange handlingen på film – i stedet, forskere har sammensat stillbilleder taget ved hjælp af et elektronmikroskop. I denne nye indsats, forskerne rapporterer om en teknik, de har udviklet, der løser dette problem, tilbyder en ny måde at studere diffusion af ekstremt små partikler.

Den nye tilgang involverer brugen af ​​firedimensionel mikroskopi, hvilket indebærer brug af både ekstremt hurtige laserimpulser og transmissionselektronmikroskopi - det er baseret, forskerne bemærker, på en pumpe-sonde arbejdsmekanisme. Den første af to lasere exciterer partiklerne, mens den anden tager et billede af handlingen - det sker så hurtigt, at resultaterne kan ses som video.

I deres eksperimenter, forskerne affyrede en første puls mod guld nanopartikler, Derefter affyrede en anden puls, der fangede billeder af små bobler, der dannede sig nær overfladen af ​​nanopartiklerne og spændende dem. Forøgelse af energien af ​​den første puls, holdet bemærkede, resulterede i en sammensmeltning af mange af de små bobler, forårsager forskellige typer bevægelse af nanopartiklerne. Forskerne foreslår, at deres teknik kan bruges af andre forskere til at studere spredningssystemer, især dem, der er ude af ligevægt. Det kunne også vise vejen, måske, til udviklingen af ​​lysdrevne nanorobotter, der arbejder inde i væskesystemer.

© 2017 Phys.org