Posted in | Microscopy | Nanoanalysis

Nieuwe Techniek om Mogelijkheden van Conventionele Microscopen Uit Te Breiden

Published on January 14, 2011 at 3:38 AM

De Elektronenmicroscopen zijn onder de het wijdst gebruikte wetenschappelijke en medische hulpmiddelen om een brede waaier van materialen, van biologisch weefsel te bestuderen en te begrijpen aan miniatuur magnetische apparaten, op uiterst kleine niveaus van detail.

Nu, hebben de onderzoekers bij het Nationale Instituut van Normen en de Technologie (NIST) een nieuwe en potentieel wijd toepasselijke methode gevonden om de mogelijkheden van conventionele transmissieelektronenmicroscopen uit te breiden (TEMs). Overgaand elektronen door nanometer-schaal grating, verleenden de wetenschappers de resulterende elektronengolven met zo veel orbitale impuls dat zij een kurketrekkervorm in vrije ruimte handhaafden.

De onderzoekers NIST verdraaiden de vlakke elektronengolffronten in een ventilator van schroeven gebruikend een zeer dunne film met 5 een micron-diameter patroon van nanoscalespleten, dat de golffronten combineert om tot spiraalvormige vormen te leiden gelijkend op een deegwarenmaker die rotini uitdrijven.

De ontwikkeling opent de mogelijkheid om transmissieelektronenmicroscopie aan te passen, die kleinere details kan zien dan de optische microscopie en een bredere waaier van materialen kan bestuderen dan de microscopie van de aftastensonde, voor snelle en goedkope weergave van een grotere reeks magnetische en biologische materialen met atoom-schaalresolutie.

De „spiraalvormige vorm en het impulsmoment van deze elektronen zullen ons een grotere verscheidenheid van materialen op manieren laten bekijken die aan gebruikers TEM,“ bovengenoemde Ben McMorran, één van de auteurs van het aanstaande onderzoeksdocument eerder ontoegankelijk waren. „Uitrustend een TEM met het nanograting als wij in ons experiment zouden kunnen een goedkope manier zijn gebruikten de mogelijkheden van de microscoop dramatisch om uit te breiden.“

Hoewel de onderzoekers NIST niet de eerste waren om een straal van elektronen te manipuleren op deze wijze, was hun apparaat veel kleiner, scheidde de gewaaide uit stralen 10 keer dan wijder vorige experimenten, en spon omhoog de elektronen met 100 keer de orbitale impuls. Deze verhoging van orbitale impuls liet hen toe om te bepalen dat spreidt de elektronenkurketrekker, terwijl opmerkelijk stabiel, geleidelijk aan uit in tijd uit. Het werk van de groep zal in 14 Januari, 2011, kwestie van de dagboekWetenschap worden gemeld.

De Elektronen in elektronenstralen gedragen zich als golvende golven die zich door ruimte zoals een golf van licht bewegen, bovengenoemde McMorran. In Tegenstelling Tot golffronten van licht, die honderden apart nanometers (een afstand riep de golflengte) zijn, worden de golflengten van elektronen gemeten in picometers (biljoensten van een meter), die hen voor weergave uiterst kleine voorwerpen zoals atomen wegens hun vergelijkbare afmetingen uitstekend maken. In een gewone elektronenstraal, zijn de elektronengolffronten vrij vlak en eenvormig.

Om de elektronen omhoog te spinnen en hen orbitale impuls te geven, verdraaiden de onderzoekers NIST de vlakke elektronengolffronten in een ventilator van schroeven gebruikend een zeer dunne film met 5 een micron-diameter patroon van nanoscalespleten. Het patroon beïnvloedt de vorm van de elektronengolffronten die door het overgaan, enkele golfpieken vergroten en enkele golfvalleien elimineren, om een spiraalvormige vorm tot stand te brengen gelijkend op een deegwarenmaker die rotini uitdrijven. Deze methode produceert verscheidene elektronenstralen uit waaiend in verschillende richtingen, met elke die straal van elektronen wordt gemaakt die rond de richting van de straal cirkelen.

De onderzoekers wisten zij omdat succesvol waren toen zij ontdekten de elektronen - die als miljoenen die individuele deeltjes geregistreerd werden een beeld opbouwen - zij hadden doughnut-als of spiraalvormige patronen gevormd, die op een spiraalvormige vorm wijzen.

De elektronenmicroscopie van de Transmissie leidt tot beelden door triljoenen elektronen te ontspruiten door een voorwerp en hun absorptie, afbuigings en energieverlies te meten. TEMs met kurketrekkerelektronenstralen kon wordt uitgerust ook controleren hoe de deeltjes torsie op een materiaal uitoefenen en hoe een materiaal de spiraalvormige vorm van overgebrachte elektronen beïnvloedt, die wetenschappers helpen een vollediger beeld van de structuur die van het materiaal bouwen.

Bijvoorbeeld, hebben deze speciale elektronenstralen het potentieel helpen meer informatie uit magnetische materialen verkrijgen.

Het „Magnetisme, bij zijn het meest fundamenteel, vloeit uit en lasten voort die,“ bovengenoemde McMorran spinnen cirkelen. „Een elektronenstraal die zelf impulsmoment draagt maakt Zo een goed hulpmiddel om magnetische materialen te sonderen.“

Een straal van kurketrekker-vormige elektronen, wanneer het in wisselwerking staan met een specimen, kan torsie op het materiaal uitoefenen, door impulsmoment met zijn atomen te ruilen. Op deze wijze, konden de kurketrekkerelektronen meer informatie in het proces verkrijgen dan stralen met gewone elektronen, die dit orbitale impulsmoment niet dragen.

Deze techniek kon ook helpen beelden TEM van transparante voorwerpen zoals biologische specimens verbeteren. Het Biologische materiaal kan aan beeld in gewone TEMs moeilijk zijn omdat de elektronen door het zonder het doen afwijken overgaan. Maar door kurketrekkerelektronenstralen te gebruiken, hopen de onderzoekers om hoog-contrast, high-resolution beelden van biologische steekproeven te verstrekken door hoe te bekijken de spiraalvormige golffronten vervormd worden aangezien zij door dergelijke transparante voorwerpen overgaan.

Terwijl deze weergavetoepassingen nog niet zijn aangetoond, verstrekt het produceren van kurketrekkerelektronen met nanogratings in een TEM een significante stap naar het uitbreiden van de mogelijkheden van bestaande microscopen.

Bron: http://www.nist.gov/

Last Update: 11. January 2012 12:10

Tell Us What You Think

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

Leave your feedback
Submit