ارائه روشی برای تصویربرداری از آب با TEM در مقیاس‌نانو

به گزارش گروه دانشگاه خبرگزاری دانشجو، محققان دانشگاه ایلینویز در شیکاگو روش میکروسکوپی جدیدی ارائه کردند که با استفاده از آن می‌توان سیالات را در مقیاس نانومتری مشاهده کرد. قدرت تفکیک در این روش ده برابر بیشتر از روش‌های میکروسکوپ الکترونی عبوری رایج است.

در این روش مقدار بسیار کمی از سیال میان دو لایه از جنس نیترید بور به دام می‌افتند که این سیال را می‌توان با قدرت تفکیک بالا با استفاده از میکروسکوپ الکترونی عبوری رایج و روش‌های طیف‌سنجی مشخصه‌یابی کرد. با این راهبرد می‌توان اطلاعاتی درباره حالت‌های ارتعاش مولکول منفرد به‌دست آورد.

این روش برای مطالعه در حوزه زیستی برای به‌تصویر کشیدن محل تماس سیال و جامد اهمیت زیادی دارد. ابزار ویژه نگهدارنده نمونه در این پروژه به‌کار می‌رود که سلولی از جنس نیترید بور است. این گروه به بررسی خواص منحصر به فرد آب و سیالات سنگین در مقیاس‌نانومتری پرداختند.

نتایج این پروژه در قالب مقاله‌ای با عنوان "Vibrational Spectroscopy of Water with High Spatial Resolution" در نشریه Advanced Materials به چاپ رسیده است.

شاید تصویربرداری از فاصله بسیار نزدیک از مولکولی نظیر آب کمی عجیب به‌نظر برسد، اما واقعیت این است که در مورد آب هنوز راز‌های زیادی در مقیاس‌نانومتری وجود دارد که باید رمزگشایی شود. این اطلاعات را می‌توان در حوزه‌هایی نظیر کاتالیست، انرژی، شیمی و زیست شناسی به کار برد جایی که آب در مقیاس‌نانومتری با مواد در تماس است. با روش‌های رایج نمی‌توان از این پدیده‌ها تصویربرداری کرد.


اما این سلول از جنس نیترید بود به محققان امکان می‌دهد تا رفتار ارتعاشی آب را بررسی کرده و دریابند که آب در چنین فضای محدودی چگونه رفتار می‌کند.

اولین مشکل در این پروژه آن بود که محققان باید مقدار بسیار کمی از سیال را برای تصویربرداری با TEM آماده‌سازی می‌کردند. معمولا آب یا منجمد می‌شود یا درون رزین قرار داده می‌شود. اما در این پروژه، آب در میان دو لایه نازک از جنس نیترید بور قرار داده شد که به دلیل ضخامت بسیار کم خود نسبت به پرتو الکترونی شفاف است بنابراین آب را در محیط خلاء حفظ می‌کند.