Elektron Nanodiffraction Bietet AtomAuflösungs-Darstellung - Neue Technologie an

Eine neue Abbildungstechnik, die Elektronenbeugungswellen verwendet, um Bildauflösung und Empfindlichkeit zu den kleinen Zellen zu verbessern, ist von den Wissenschaftlern an der Universität von Illinois an der Urbana-Ebene entwickelt worden. Die Technik arbeitet an dem gleichen Prinzip wie Röntgenstrahlbeugung, aber kann Satzaufbau von einem einzelnen nanostructure oder von einem Makromolekül.

Die Bestimmung der Zelle der Materialien - wie Proteinkristalle - wird aktuell unter Verwendung der Röntgenstrahlbeugung durchgeführt. Jedoch sind viele kleinen Zellen, die in der Nanotechnologie verwendet werden, nicht zur Kristallographie zugänglich gewesen, also bleiben ihre Zellen unbekannt.

„Natur ist von den Nachrichten, die nicht leicht kristallisiert werden können, einschließlich viele Proteine voll und Nano--groß Nachrichten, die eine periodische Zelle ermangeln,“ sagte Jian-Protokoll (Jim) Zuo, ein Professor der Materialwissenschaft und -technik bei Illinois und entsprechenden Autor von einem Papier, um im Punkt Am 30. Mai der Zapfen Wissenschaft zu erscheinen. „Unsere Technik hat das Potenzial zu Bild nicht periodischen nanostructures, einschließlich biologische Makromoleküle, an der Atomauflösung.“

Um die Wirksamkeit ihrer Abbildungstechnik zu zeigen, zeichneten Zuo und seine Kollegen auf und bereiteten das Beugungsmuster von einem doppel-wandigen Kohlenstoff nanotube auf.

„Kohlenstoff nanotubes sind von den speziellen Zinsen, weil die mechanischen und elektrischen Eigenschaften eines nanotube nach seiner Zelle abhängen,“ sagten Zuo, der auch ein Forscher am Material-Forschungslabor Frederick Seitz auf dem Illinois-Campus ist. „Jedoch, nur das äußerste Shell eines Kohlenstoff nanotube ist abgebildet gewesen, indem es scannte Tunnelbaumikroskopie mit Atomauflösung.“

Weil Kohlenstoff wenige Elektronen besitzt, ist das Zerstreuen von einem Elektronenstrahl in sich selbst schwach und ergibt gewöhnlich ein Bild mit schwachem Kontrast und schlechte Auflösung, Zuo sagte. DarstellungsKohlenstoffatome ist eine spezielle Herausforderung gewesen.

„Während herkömmliche Elektronenmikroskope eine Auflösung erzielen können, die 1 Ångström für viele Materialien sich nähert,“ sagte Zuo, „die Auflösungsgrenze für Kohlenstoff in den nanotubes ist nur 3 Ångström.“

Zum Bild wählte ein doppel-wandiges Kohlenstoff nanotube, die Forscher zuerst ein einzelnes nanotube Ziel in einem Durchstrahlungselektronenmikroskop aus. Dann leuchteten sie das nanotube mit einem schmalen Elektronenstrahl ungefähr 50 nm im Durchmesser. Nachdem sie das Beugungsmuster aufgezeichnet hatten, verwendeten sie eine oversampling Technik und einen wiederholenden Prozess, um Phaseninformationen zurückzuholen und ein Bild mit einer Auflösung von 1 Ångström zu konstruieren.

„Da dieser Prozess kein Objektiv verwendet, um das Bild zu bilden, wird die Auflösung nicht durch Linsenfehler begrenzt,“ sagte Zuo. „Linsenfehler ist der Faktor, der die Auflösung der besten Elektronenmikroskope begrenzt hat. Er ist wie die Unschärfe, wenn Sie schauen durch die Unterseite einer Weinflasche.“

Die Komplexität des nanotube Bildes war überraschend, sagte Zuo. „Das doppel-wandige nanotube besteht aus zwei konzentrischen nanotubes von verschiedenen schraubenartigen Winkeln. Wie zwei Schrauben mit unterschiedlichem Abstand, manchmal richten die nanotube Zellen aus und manchmal tun sie nicht. Dieses ergibt ein schwieriges Muster beider unbeabsichtigten Übereinstimmungen und Nichtübereinstimmungen.“

Die Fähigkeit, Bilder von den nanoscale Beugungsmustern zu erzeugen bietet eine Methode an, die Zelle von nicht periodischen Nachrichten zu bestimmen, von den anorganischen nanostructures zu den biologischen Makromolekülen, ganz wie Röntgenstrahlbeugung tut für Kristalle, sagte Zuo. „Da Beugung ein Standardverfahren für die Bestimmung der Zelle ist, öffnet unsere nanoarea Elektronenbeugungstechnik eine Klappe zum Prüfen der Zelle der Einzelperson und der in hohem Grade unregelmäßigen Moleküle und der nanostructures wie Cluster und Kabel.“

Zusätzlich zu Zuo enthielt das Team Besuchswissenschaftler Iwan Vartanyants und Habilitationsforscher Minimales Gao bei Illinois und Forscher Ruth Zhang und Larry Nagahara an Motorola-Labors. Das US-Energieministerium finanzierte die Arbeit.

Am 29. Mai 2003 Bekannt gegebenth

Date Added: Nov 18, 2003 | Updated: Jun 11, 2013

Last Update: 12. June 2013 01:47

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