Хотите узнать, как проектировать и создавать материалы атом за атомом? Новый жидкой фазы электронной микроскопии будет продвигать полный контроль наноинженерии. Гораздо больше, чем это, нанотехнологи говорят, в новом исследовании, опубликованном в журнале Science. Является ли материал катализирует химические реакции, или затрудняет любой молекулярный ответ-это все о том, как его атомы упорядочены. Конечная цель нанотехнологии вокруг способности к проектированию и созданию материалов из атомов, что позволяет ученым контролировать их свойства в любой заданной ситуации. Однако, методами атомно воображения было недостаточно, чтобы определить точные трехмерные атомные механизмы из материалов в жидком растворе, что бы сказать ученые, как материалы ведут себя в повседневной жизни, например, в воде или плазме крови.
Исследователя на центре для исследования наночастиц в Институте фундаментальной науки (ИБС, Южная Корея), в сотрудничестве с д-ром Хансом Elmlund в Монаш университета биомедицины институт открытий в Австралии и д-р Питер Ercius в Лоуренс Беркли Национальная лаборатория молекулярной литейное производство в США, сообщают о новой аналитической методики, которые могут решить 3D структуры из отдельных наночастиц с атомным разрешением. 3Д атомные позиции отдельных наночастицы могут быть извлечены с точностью 0.02 Нм-шесть раз меньше мельчайшего атома: водорода. Другими словами, это высокое разрешение выявляет отдельные атомы и как они организованы внутри наночастиц.
Исследователи называют их разработки 3D один (структура идентификации наночастиц графена жидкости клеток, электронная микроскопия) и использовать математические алгоритмы для получения 3D структур из набора 2D визуализация данных, приобретенных одним из самых мощных микроскопов на Земле. Во-первых, нанокристаллических решение зажат между двумя графеновыми листами, которые бывают у каждого, только один толстый атом. «Если рыба миски были изготовлены из плотного материала, было бы трудно видеть сквозь него. Поскольку графен-это самый тонкий и прочный материал в мире, мы создали графен карманы, которые позволят электронно-лучевого микроскопа, чтобы просвечивать материала с одновременной герметизации жидких образцов», — объясняет парк Чжон Вон, один из соответствующих авторов исследования (профессор Школы химической и биологической инженерии в Национальном университете Сеула).
Исследователи получают фильмы в 400 изображений в секунду от каждой наночастицы свободно вращающийся в жидкости, используя высокое разрешение просвечивающего электронного микроскопа (Пэм). Затем команда применяет свою методологию реконструкции совместить 2D-изображений в 3D-карта с указанием атомной договоренности. Найти точное положение каждого атома говорит исследователям, как наночастицы был создан и как он будет взаимодействовать в химических реакциях.
В исследовании определены атомные структуры из восьми наночастицы платины — платина является самым ценным из драгоценных металлов, используется в ряде приложений, таких как каталитические материалы для хранения энергии в топливных элементах и нефтяной уточнение. Хотя все частицы были синтезированы в одной партии, они показали существенные различия в их атомной структуры, которые влияют на их производительность.
«Теперь можно экспериментально определить точные 3D-структуры наноматериалов, которые лишь теоретически предположил. Методику мы разработали, будет способствовать областях, где используются наноматериалы, такие как топливные элементы, водородные автомобили и нефтехимического синтеза», — говорит доктор Ким Бен Хе, первый автор исследования. В частности, эта методология может измерить атомных смещений и напряжений на атомах поверхности отдельных наночастиц. Анализ штамма из 3D-реконструкции облегчает определение характеристик активных сайтов нанокатализаторов на атомном уровне, которые позволят структуры на основе проектирования для повышения каталитической деятельности. Методология также может способствовать в целом повышению эффективности наноматериалов.
«Мы разработали новаторскую методику определения тех структур, которые регулируют физические и химические свойства наночастиц на атомном уровне в своей родной среде. Методология предоставит важные ключи в синтезе наноматериалов. Алгоритм мы ввели связано с разработкой новых лекарств на основе анализа структуры белков и анализа больших объемов данных, поэтому мы ожидаем дальнейшего применения к новым исследованиям сходимости», — отмечает директор Хен Taeghwan ИБС Центр исследования наночастиц.
Это исследование финансируется совместно Институтом фундаментальной науки (ИБС), Samsung Наука и технологии Фонд (ГСВЧ), и молекулярном отливок (США Министерство энергетики (Doe) Управление по науке пользователем объекта).
сделать разницу: спонсорские возможности
Ответить
Хотите присоединиться к обсуждению?Не стесняйтесь вносить свой вклад!