Bestemmelse af parametrene for transmissionselektronmikroskopi

Selvom telefonerne i vores lommer måske er perfekte til at tage billeder af vores kæledyr, at tage gode billeder af katalysatorer og andre materialer er langt mere komplekst, især når du indbringer scanningstransmissionselektronmikroskopi (STEM). STEM -billeddannelsesmetoden er en måde at observere katalysatorer på, mens de arbejder, eller under katalytiske betingelser. Udfordringen er, at baggrundsspredning fra reaktionsgasser, kemiske reaktioner, der producerer gasser, involveret sænker billedkvaliteten, skjule vitale detaljer om strukturen og den kemiske sammensætning. Dr. Yuanyuan Zhu og Dr. Nigel D. Browning, Pacific Northwest National Laboratory, demonstreret, hvordan man effektivt afbilder katalysatorer inden for STEM -metoden.

Katalysatorer er afgørende for reaktioner involveret i alt fra plastikhuset omkring din telefon til brændstoffet i din bil. Opretter hurtigere, mere effektive katalysatorer til at reducere omkostninger og affald kræver klare og detaljerede observationer af katalysatorer, når reaktionsgasser introduceres til STEM -billeddannelse. Den nye metode giver en køreplan for forskere til at reducere baggrundsdiffraktion fra reaktionsgasser.

Transmissionselektronmikroskopi er en projektionsteknik, hvor en stråle af elektroner transmitteres gennem en prøve og danner et billede. Det resulterende billede kan derefter fokuseres på en billeddannelsesenhed og analyseres.

Scanning transmissionselektronmikroskopi, kaldet STEM, scanner elektronstrålen hen over prøven, snarere end at strålen forbliver statisk. Billedet viser elektronens spredning på hvert punkt, giver massen af ​​hvert atom. Atoms højere masse, jo lysere vises det på billedet. Dette er kendt som Z -kontrasten. Brug af Z -kontrast, forskere kan bestemme, hvilke individuelle atomer der reagerer i en katalysator.

"Ideen er, at du faktisk kan se, hvordan en katalysator ville fungere ved at se den på atomskalaen, "siger Browning, katalyseforsker.

Problemet er, at når reaktionsgasser tilsættes til katalysatoren, den nyligt introducerede gas forvrænger billedet, tilsløre de reaktioner, der forekommer. I øjeblikket, der er lidt information om, hvordan man korrekt justerer reaktionsgastrykket i billedkammeret for at producere klare og detaljerede observationer.

Zhu og Browning skabte et in situ -miljø i billedbehandlingskammeret, hvilket betyder, at materialerne er placeret i kammeret. De pumpede derefter forskellige reaktionsgasser ind i kammeret ved forskellige tryk for at måle mængden af ​​baggrundsspredning, der forekom i hvert billede. Resultatet var en detaljeret blueprint af, hvordan man subtraherer gassernes diffraktion for at skabe klare og detaljerede billeder, der er klar til fortolkning.

"Dette er en metode, der kan anvendes meget bredt på katalyseobservationer, "siger Browning." Vi har gennemgået en detaljeret beskrivelse af, hvordan man gør det, så alle andre, der ønsker at udføre denne type eksperimenter, kan gøre det samme og få meget detaljerede [billeder]. "

Det næste trin for Zhu og Browning er at undersøge gastryksdiffraktionen på forskellige katalysatorer.