Het Elektron Nanodiffraction Biedt de AtoomWeergave van de Resolutie aan - Nieuwe Technologie

Een nieuwe weergavetechniek die de golven van de elektronendiffractie gebruikt om zowel beeldresolutie als gevoeligheid aan kleine structuren te verbeteren is ontwikkeld door wetenschappers bij de Universiteit van Illinois bij Urbana-Open vlakte. De techniek werkt aan het zelfde principe zoals de diffractie van de Röntgenstraal, maar kan structuur van een één enkele nanostructure of macromolecule registreren.

Het Bepalen van de structuur van materialen - zoals eiwitkristallen - wordt momenteel uitgevoerd gebruikend de diffractie van de Röntgenstraal. Nochtans, zijn vele kleine structuren die in nanotechnologie worden gebruikt niet toegankelijk voor kristallografie geweest, zodat blijven hun structuren onbekend.

De „Aard is volledig van voorwerpen die niet gemakkelijk kunnen worden gekristalliseerd, met inbegrip van vele proteïnen en nano-gerangschikte voorwerpen die een periodieke structuur,“ bovengenoemde jian-Min Zuo (Jim), een professor van materialenwetenschap en techniek in Illinois en overeenkomstige auteur van een document om in 30 Mei kwestie van de dagboekWetenschap niet hebben te lijken. „Onze techniek heeft het potentieel aan beeld nonperiodic nanostructures, met inbegrip van biologische macromoleculen, bij atoomresolutie.“

Om de doeltreffendheid van hun weergavetechniek aan te tonen, registreerden Zuo en zijn collega's en verwerkten het diffractiepatroon van een double-wall koolstof nanotube.

De „Koolstof nanotubes is van speciaal belang omdat de mechanische en elektrische eigenschappen van een nanotube van zijn structuur afhangen,“ bovengenoemde Zuo, die ook een onderzoeker bij het Laboratorium van het Onderzoek van de Materialen van Frederick Seitz op de campus van Illinois is. „Nochtans, slechts buitenste is shell van een koolstof nanotube imaged door het een tunnel graven de microscopie met atoomresolutie af te tasten.“ geweest

Omdat de koolstof weinig elektronen bezit, is verspreiden zich van een elektronenstraal inherent zwak en resulteert typisch in een beeld met laag contrast en slechte resolutie, bovengenoemde Zuo. De de koolstofatomen is van de Weergave een speciale uitdaging geweest.

„Terwijl de conventionele elektronenmicroscopen een resolutie kunnen bereiken naderend 1 ångström voor vele materialen,“ bovengenoemde Zuo, de „resolutiegrens voor koolstof in nanotubes is slechts 3 ångström.“

Aan beeld selecteerde een double-wall koolstof nanotube, de onderzoekers eerst één enkel nanotubedoel in een transmissieelektronenmicroscoop. Dan verlichtten zij nanotube met een smalle straal van elektronen over 50 nanometers in diameter. Na het registreren van het diffractiepatroon, gebruikten zij een oversampling techniek en een herhaald proces om faseinformatie terug te winnen en een beeld met een resolutie van 1 ångström te construeren.

„Aangezien dit proces geen lens gebruikt om het beeld te vormen, wordt de resolutie niet beperkt door lensaberratie,“ bovengenoemde Zuo. De „aberratie van de Lens is de factor die de resolutie van de beste elektronenmicroscopen heeft beperkt. Het is als het onduidelijke beeld wanneer u door de bodem van een wijnfles.“ kijkt

De ingewikkeldheid van het nanotubebeeld was verrassend, bovengenoemde Zuo. „Double-wall nanotube bestaat uit twee concentrische nanotubes van verschillende spiraalvormige hoeken. Als twee schroeven met verschillende hoogte, soms op stellen de nanotubestructuren en soms zij niet. Dit resulteert in een ingewikkeld patroon van zowel toevallig toeval als wanverhoudingen.“

De capaciteit om beelden van de patronen van de nanoscalediffractie te produceren biedt een manier aan om de structuur van nonperiodic voorwerpen, van anorganische nanostructures aan biologische macromoleculen te bepalen, heel erg zoals Röntgenstraal doet de diffractie voor kristallen, bovengenoemde Zuo. „Aangezien de diffractie een standaardmethode is om structuur te bepalen, onze de diffractietechniek van het nanoareaelektron een deur opent voor het onderzoeken van de structuur van individuele en hoogst onregelmatige molecules en nanostructures zoals clusters en draden.“

Naast Zuo, omvatte het team bezoekende wetenschapper Ivan Vartanyants en post-doctorale onderzoeker Min Gao in Illinois, en onderzoekers Ruth Zhang en Larry Nagahara bij de Laboratoria van Motorola. Het Ministerie van de V.S. van Energie financierde het werk.

Gepost 29th Mei 2003

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

Last Update: 12. June 2013 01:43

Tell Us What You Think

Do you have a review, update or anything you would like to add to this article?

Leave your feedback
Submit