Удивительные лики невидимок и другие необычные фотографии микромира. Атомы фото под микроскопом
Наука: Наука и техника: Lenta.ru
Группа ученых из Германии, Греции, Нидерландов, США и Франции получила снимки атома водорода. На этих изображениях, полученных при помощи фотоионизационного микроскопа, видно распределение электронной плотности, которое полностью совпадает с результатами теоретических расчетов. Работа международной группы представлена на страницах Physical Review Letters.
Суть фотоионизационного метода заключается в последовательной ионизации атомов водорода, то есть в отрывании от них электрона за счет электромагнитного облучения. Отделившиеся электроны направляются на чувствительную матрицу через положительно заряженное кольцо, причем положение электрона в момент столкновения с матрицей отражает положение электрона в момент ионизации атома. Заряженное кольцо, отклоняющее электроны в сторону, играет роль линзы и с его помощью изображение увеличивается в миллионы раз.
Этот метод, описанный в 2004 году, уже применялся для получения «фотографий» отдельных молекул, однако физики пошли дальше и использовали фотоионизационный микроскоп для исследования атомов водорода. Так как попадание одного электрона дает всего одну точку, исследователи накопили около 20 тысяч отдельных электронов от разных атомов и составили усредненное изображение электронных оболочек.
В соответствии с законами квантовой механики, электрон в атоме не имеет какого-то определенного положения сам по себе. Лишь при взаимодействии атома с внешней средой электрон с той или иной вероятностью проявляется в некоторой окрестности ядра атома: область, в которой вероятность обнаружения электрона максимальна, называется электронной оболочкой. На новых изображениях видны различия между атомами разных энергетических состояний; ученые смогли наглядно продемонстрировать форму предсказанных квантовой механикой электронных оболочек.
При помощи других приборов, сканирующих туннельных микроскопов, отдельные атомы можно не только увидеть, но и переместить в нужное место. Эта техника около месяца назад позволила инженерам компании IBM нарисовать мультфильм, каждый кадр которого сложен из атомов: подобные художественные эксперименты не имеют какого-то практического эффекта, но демонстрируют принципиальную возможность манипуляций с атомами. В прикладных целях используется уже не поатомная сборка, а химические процессы с самоорганизацией наноструктур или самоограничением роста одноатомных слоев на подложке.
lenta.ru
| Главная » Статьи и полезные материалы » Микроскопы » Статьи о микроскопах, микропрепаратах и исследованиях микромира » Атом под электронным микроскопом
Когда стало понятно, что атомы в световой микроскоп увидеть нельзя, ученые обратились к электронной микроскопии. Произошло это в 1931 году. Световой поток заменили пучком электронов, что позволило увидеть более мелкие объекты. К сожалению, атом под электронным микроскопом виден лишь как маленькая точка. Тем не менее, это был шаг в правильном направлении. Настоящим прорывом стало изобретение сканирующего туннельного микроскопа в 1981 году. Он ничем не освещает образцы, а фактически щупает их. В сканирующем микроскопе установлена острая металлическая игла, которая движется вдоль поверхности образца и при помощи туннельного тока составляет «карту высот». Сама игла ничего не видит, но позволяет при помощи специальной регистрирующей системы создать подобие фото поверхности атома под микроскопом. В визуализации атома может помочь еще один электронно-оптический прибор – электронный проектор, или автоэлектронный микроскоп. Именно он позволили ученым из Харьковского физико-технического института получить первое в истории науки фото атома под микроскопом. Любопытно, что исследователи использовали модель 1936 года, что не помешало им достичь теоретического предела разрешения этого прибора. Несмотря на то, что в любительские микроскопы атомы не увидишь, современные цифровые модели помогут увидеть многие другие красоты микромира. Если вам интересен мир крошечных созданий, рекомендуем ознакомиться с ассортиментом современных цифровых микроскопов, представленных на нашем сайте. 4glaza.ruМай 2018 Использование материала полностью для общедоступной публикации на носителях информации и любых форматов запрещено. Разрешено упоминание статьи с активной ссылкой на сайт www.4glaza.ru. Производитель оставляет за собой право вносить любые изменения в стоимость, модельный ряд и технические характеристики или прекращать производство изделия без предварительного уведомления.
Другие обзоры и статьи о микроскопах, микропрепаратах и микромире:
|
Атом – мельчайшая частица химического элемента. Как мы помним из школьного курса физики, все окружающие нас предметы состоят из молекул, молекулы состоят из атомов, а атом, в свою очередь, – из ядра и вращающихся вокруг него электронов. Увидеть, как выглядит атом под микроскопом, невозможно. Если речь, конечно, идет о световом микроскопе. Дело в том, что размер атома измеряется в пикометрах (пм), который равен одной миллионной доли микрометра или одной десятимиллионной доли миллиметра. Атом в тысячи раз меньше длины волны видимого спектра, поэтому наблюдать его можно только с помощью специальных электронных или сканирующих микроскопов.www.4glaza.ru
Ученые впервые увидели атом "вживую"
Физикам из США удалось запечатлеть на фото отдельные атомы с рекордным разрешением, передает Day.Az со ссылкой на Vesti.ru
Ученым из Корнеллского университета в США удалось запечатлеть на фото отдельные атомы с рекордным разрешением - меньше половины ангстрема (0,39 Å). Предыдущие фотографии обладали вдвое низким разрешением - 0,98 Å.
Мощные электронные микроскопы, способные увидеть атомы, существуют уже полвека, однако их разрешающая способность ограничена длинной волны видимого света, которая больше диаметра атома средней величины.
Поэтому ученые используют некий аналог линз, фокусирующих и увеличивающих изображение в электронных микроскопах - им выступает магнитное поле. Однако колебания магнитного поля искажают полученный результат. Чтобы убрать искажения, используют дополнительные устройства, которые корректируют магнитное поле, но вместе с тем увеличивают сложность конструкции электронного микроскопа.
Ранее физики из Корнеллского университета разработали устройство Electron Microscope Pixel Array Detector (EMPAD), заменяющее сложную систему генераторов, фокусирующих входящие электроны одной небольшой матрицей с разрешением 128х128 пикселей, чувствительных к отдельным электронам. Каждый пиксель регистрирует угол отражения электрона; зная его, ученые при помощи техники птайкографии реконструируют характеристики электронов, включая координаты точки, откуда он был выпущен.
Атомы в самом большом разрешении
David A. Muller et al. Nature, 2018.
Летом 2018 года физики решили улучшить качество получаемых снимков до рекордного до сегодняшнего дня разрешения. Ученые закрепили на подвижной балке лист 2D материала - сульфида молибдена MoS2, и выпустили пучки электронов, поворачивая балку под разными углами к источнику электронов. С помощью EMPAD и птайкографии ученые определили расстояния между отдельными атомами молибдена и получили изображение с рекордным разрешением - 0,39 Å.
"Практически мы создали самую маленькую в мире линейку", - объясняет Сол Грюнер (Sol Gruner), один из авторов эксперимента. На полученном снимке удалось разглядеть атомы серы с рекордным разрешением 0,39 Å. Причем удалось даже разглядеть место, где одного такого атома не хватает (указано стрелочкой).
Атомы серы в рекордном разрешении
Самое важное и срочное мы публикуем на странице в Telegram. Подпишись!news.day.az
Удивительные лики невидимок и другие необычные фотографии микромира
Первые в мире изображения микроскопического мира были получены и нанесены на бумагу от руки великим революционером науки Робертом Гуком и опубликованы в 1665 году в его великолепной книге «Микрография». Все, кто хоть раз держал в руках этот труд, своими глазами удивился картинкам, никогда их не забудет, ибо они прекрасны. Хотя бы тем, что Гук первым из людей описал клеточное строение живой природы и увидел кристаллическое великолепие снежинок. И что он был не только классным биологом, а и отличным, усидчивым художником с «глазом-фотоаппаратом».
Вот с чего вся микро-прелесть начиналась:
Первыми фотоизображениями мира невидимок были микрографии, полученные с помощью дагерротипии в 1840 году. А в 1863 г всю планету ужаснул и заставил задуматься о гигиене следующий портрет человечьей подружки — блохи.
А сами старинные фотоустановки для микрографии выглядели так:
Сегодня сделать фотку микроскопического мира проще простого, достаточно купить и приделать к компьютеру USB-микроскоп. Что-то да получится. А лучшие, невероятно очаровательные нанопейзажи и нанопортреты получаются с помощью таких дорогостоящих устройств, как сканирующий атомно-силовой микроскоп. В нем рабочим органом является игла, заточенная до атомных размеров. Увеличение атомного микроскопа достигает миллиона.
Современные нанофографии способны потеснить со стен музеев и частных коллекций великие произведения живописи. Вот, например, изображение практически безупречного золотого кристалла, полученное Виолеттой Навара в Мадридском университете, который недавно обзавелся атомным микроскопом, нам и ученым на загляденье.
А это — протонная мембрана, в которой в кристаллическую решетку никеля внесены частицы оксида церия. Без таких мембран не обходятся двигатели межгалактических звездолетов.
Лесом у берегов сибирской (или канадской?) речки выглядит для ученого из Техаса образец полимера, покрытого пористым силиконом.
На цветы подсолнуха похожи нановолокна оксида кремния. Удобрениями для цветения стали катализаторы роста на основе золота и легкоплавкого металла галлия. Диаметр золотистых волокон — всего 10 нанометров, а длина — несколько микрон.
На стеклянный витраж (макро) похожи вкрапления намагниченного железа (микро) на поверхности кристалла арсената магния.
Это погрызенное обкуренным бобром бревно — не что иное, как рассеченный кончик человеческого волоса. Такая картинка должна использоваться в рекламе шампуней и парикмахерских услуг, можно и бобра пририсовать для интриги.
А вот как под мощнейшим микроскопом выглядит кончик очень острой иглы из вольфрама:
Существуют в мире различные наноустройства, совершающие механическое движение. Они собраны из микроскопических шестеренок, ползунков и рычагов. Управлять такими машинами могут такие субтильные существа, как клещи.
Настоящий, не офисный, планктон можно обнаружить в капле морской воды, если надеть ее на игольное ушко и сфотографировать под 20-кратным увеличением.
А вот как выглядит под микроскопиком пыльца дрёмы красной, многолетнего растения, растущего в сырых местах русской природы и цветущего всё лето на радость фотографам. Так ведь и до совершенства недалеко, правда?
Знаете, что будет, если в доме на столе одновременно рассыпать соль и перец? Будет много камней, по которым не захотят лазить микробы. И никто ни с кем не поссорится.
Ищете хорошие струны для басовой гитары? Обычно они выглядят примерно так:
Туалетная бумага — так:
А так — шестидневный эмбрион человека. Ярые противники абортов считают его полноценным живым существом, на которое распространяются заповеди:
Через месяц человечек становится уже таким, и теперь его — жалко.
В микромире прекрасное кажется ужасным, и наоборот. Вирус смотрится красивее, чем здоровая ткань. Безобидный зеленый лист выглядит угрожающе, а прекрасный человеческий волос, с которым хоть сейчас под венец или в рекламу шампунек, — бревно бревном.
Если человек не любит прогулки, а дома помирает со скуки, подарите ему микроскоп. Можно электронный, если финансы позволяют. Скуку как ветром унесет, если начать рассматривать в микроскоп самые обыденные, привычные вещи. И животных, конечно.
Для старта рассмотрим в микроскоп то, что находится буквально под руками.
Это, например, бумага, к которой приложился степлер и вогнал в нее скобку:
А это — микросхема в вашем компьютере или телефоне.
Вот ржавый гвоздь, который давно пора выдернуть.
А вот — кошачий волос. Опять Барсик на клавиатуре отсыпался.
Поверхность салфетки Клинекс, которой хочется протереть то ли лицо, то ли лицо на мониторе, смотрится в микроскопе следующим образом:
А музыка на виниловой пластинке выглядит так. Это дорожки, по которым танцует игла.
Это — краешек почтовой марки, надорванной, непригодной для коллекционирования:
А это — обыкновенная пылинка, которая летает над головой в воздухе квартиры, но скоро упадет на пол.
Вот волокна нейлона. По всей видимости, это колготки в мелкую сеточку (автор фото не признается, утверждает, будто так выглядит под волшебным стеклом смирительная рубашка).
А вот ватная ухочистка, бывшая в употреблении и забытая на полочке в ванной комнате…
…ванной комнате, откуда вылетела испуганная мокрая муха небесной красоты:
А вот и ее лапа. Подозрительно чистая.
Так выглядит под микроскопом ягодка клубники:
Так — плесень на варенье, куда садилась муха неделю назад:
А так — листик конопли, на который муха еще не садилась:
А вот и паутина, в которую наша муха скоро попадется:
Спичечная головка:
Бритвенный станок с двумя лезвиями, волосками мужской щетины и засохшей пеной для бритья:
А вот — мыльная пена, которая еще не успела высохнуть. Самое, пожалуй, прекрасное в микромире. Прекраснее вирусов.
Ну и о самом страшном не забудем.
Самое кошмарное для многих из нас — это сверло бормашины в кабинете у улыбчивого дантиста. Вот какое оно, оказывается, тупое:
neobychno.com
Фото с электронного микроскопа... (23 фото)
Исследователи из Мичиганского университета сделали несколько фото, которые получили при рассмотрении в электронный микроскоп некоторых видов растений и насекомых. Джон Харт, руководитель исследовательской группы говорит, что это попытка обратить внимание на то, что возможно увидеть на сегодняшний момент с помощью нанотехнологий. Ниже представлено несколько фото очень маленьких вещей в нашем мире. Для визуализации масштаба большинство измерений приведено в микронах — один микрон равен одной миллионной метра (человеческий волос составляет примерно 100 микрон).
Долгоносик (его морда чуть более 100 мкм. в ширину) из семейства жуков, которых насчитывается более 70 тысяч видов. Длиной они от 30 до 50 мм.
Изображение листа из черного дерева грецкого ореха, на котором показано сечение среза листа. Выступ в центре составляет чуть более 50 микрон в высоту.
Микроводоросли из океана.
Пыльца подсолнечника, мальвы, лилии, первоцвета. Самая большая из них составляет около 100 микрон в ширину.
Увеличенная в 94 раза когтистая нога взрослого жука.
Увеличенная в 598 раз спинка вши, скелет которой состоит из множества взаимосвязанных пластинок.
Муравей, глаза которого составляют около 300 микрон в ширину.
Глаз большой восковой моли, которая встречается везде, где развито пчеловодство. Ее длина около 40 мм. Эти моли откладывают яйца в ульях медоносных пчел, появившиеся на свет гусеницы питаются пчелиным воском (одна личинка наносит вред сотням пчелиных ячеек).
Отображение в 3D клеток меланомы (злокачественная опухоль), полученных с помощью ионной сканирующей электронной микроскопии.
Изображение нижней поверхности листа.
Изображение моли, вид головы сбоку. Ее глаз составляет около 800 микрон в ширину.
Передние дыхательные отверстия личинок плодовых мух, увеличенные в 1500 раз.
Скелет одной из шести ног шершня, найденного в Грузии. Увеличено в 87 раз.
Увеличенный в 765 раз кончик верхней челюсти взрослого жука.
Изображение нижней поверхности листа. Большая трихома внизу составляет около 50 мкм в ширину у основания.
«Антенна» комара (от основания) покрыта сенсорными щетинками, которые замечают все изменения в окружающей среде. Увеличено в 1504 раз.
При низком увеличении в 58 раз изображение области головы жука. То, что кажется на первый взгляд волосиками, на самом деле является сенсорными органами, которые обеспечивают жука информацией об окружающей его среде, включая изменение температуры и направление ветра.
Сегмент левой антенны комара, увеличенная в 500 раз.
Зерно, расположенное на пыльнике цветка, которое составляет около 40 мкм в ширину.
Тычинка цветка, около 140 микрон в ширину.
Это изображение шистосома — кровяного сосальщика, паразита. Живет в тропических открытых водоёмах, проникает в организм человека через кожу, обитает и спаривается в венозной крови. Шистосомы безвредны до попадания в печень или мочевой пузырь (вызывают рак).
Изображенный клетки рака молочной железы, которое сделано с помощью сканирующего электронного микроскопа.
Изображение нижней поверхности листа, показывающее различные трихомы (наружные выросты). Считается, что они защищают ткань листа от перегрева, от повреждения насекомыми, а также способствуют уменьшению испарения влаги и выведению солей из тканей листа.
Смотрите другие интересные фотографии в категории «макро«
pulson.ru
Под микроскопом все выглядит абсолютно иначе. Фото
Весь наш мир состоит из бесчисленного количества молекул и атомов. Куда бы мы не посмотрели, на самом деле все выглядит совершенно иначе. С изобретением микроскопов у нас появилась уникальная возможность рассмотреть существующий мир под другим «углом», а точнее, с другим расширением.
Все окружающие нас предметы в увеличенном и детальном виде приобретают совершенно другой вид. Именно микроскопы позволили нам об этом узнать. Сейчас существуют оптические, электронные, сканирующие зондовые и рентгеновские микроскопы.
Рентгеновские микроскопы позволяют увидеть предметы с расширением около пяти нанометров, что является ошеломительной цифрой (это дольная единица измерения длины в Международной системе единиц (СИ), равная одной миллиардной части метра (то есть 10−9 метра)). Только посмотрите, как привычные для нас вещи выглядят под микроскопом.
Соль, 150-кратное увеличение
Сахар, 50-кратное увеличение
Перец, 15-кратное увеличение
Черный молотый перец, 5000-кратное увеличение
Кофейная гуща, 750-кратное увеличение
Пыль, 400-кратное увеличение
Ткань, 200-кратное увеличение
Хлопковая ткань, 40-кратное увеличение
Нейлон, 50-кратное увеличение
Древесина, 150-кратное увеличение
Шариковая ручка, 30-кратное увеличение
Скоба в бумаге, 30-кратное увеличение
Иголка и нитка, 15-кратное увеличение
Край лезвия бритвы, 10000-кратное увеличение
Стриженные волосы, 50-кратное увеличение
Читайте также: Крылышки бабочек под микроскопом. Фото
Старая монетка, 5000-кратное увеличение
Если вы нашли ошибку в тексте, выделите её мышью и нажмите Ctrl+Enter
hronika.info
25 снимков под микроскопом, доказывающих, что каждая вещь — это Вселенная
Поделиться
Класснуть
Фактрум публикует картины, созданные на стыке науки и искусства — многократно увеличенные фотографии обычных, в общем-то, вещей.
Апельсиновый сок
Источник фотографий: Adme.ruВольфрамовая нить в лампах накаливания
Замок-липучка
Ржавчина
Крылья бабочки
Пыльца
Ушко иглы с продетой ниткой
Гитарная струна
Пыль
Использованная зубная нить
Человеческие ресницы
Шоколад
Структура человеческого зуба
Сгусток крови
Отпечаток пальца
Банан
Поверхность языка
Соль
Микротрещина в стали
Ворсинки тонкой кишки
Водка
Брокколи
Снег
Колониальный организм планктона
Читайте также: 35 фантастических фотографий предметов и существ под микроскопом
Понравился пост? Поддержи Фактрум, нажми:Поделиться
Класснуть
www.factroom.ru
