Ssylka

3D-визуализация динамики атомных перестроек

Исследователи из Сеульского национального университета инженерного колледжа во главе с профессором Джонгвон Парком, при поддержке программы развития будущих технологий Samsung, разработали прорывной метод, позволяющий получать трехмерные изображения атомных перестроек отдельных наночастиц в жидкой среде в режиме реального времени.
3D-визуализация динамики атомных перестроек
Изображение носит иллюстративный характер

Новая методика, названная временной томографией броуновского движения, использует принцип графеновой жидкостной ячейки в электронной микроскопии TEM для сбора данных с различных ракурсов, что позволяет реконструировать динамичное трехмерное строение наночастиц.

Разработка данного подхода позволяет преодолеть ограничения традиционных методов, таких как классическая TEM и спектроскопические техники, работающие в условиях вакуума или обеспечивающие лишь усреднённое изображение множества частиц. Сходный прорыв произошел в изучении белковых структур методом крио-ТEM, за достижения которого в 2017 году была вручена Нобелевская премия по химии.

Предшествующее исследование команды, получившее внимание благодаря публикации «Brownian tomography» на обложке журнала Science в 2020 году, продемонстрировало возможность трехмерной визуализации наноструктур в растворе. Новый этап исследований существенно повышает временное разрешение, позволяя отслеживать изменения атомных позиций в динамике.

Особое внимание уделено детальному изучению поведения наночастиц платины в процессе химической эрозии. В ходе экспериментов были зафиксированы процессы отщепления атомов, их перестановка и повторное присоединение, а также обнаружена высокодисперсная фаза, возникающая при уменьшении размеров кристаллов до примерно 1 нм, что бросает вызов традиционному представлению об упорядоченности атомных решеток платины.

Новый метод открывает возможности для анализа трехмерной эволюции структуры различных наноматериалов под воздействием химических факторов, таких как изменение напряжения или состава реактивного раствора, что имеет решающее значение для разработки высокоэффективных катализаторов, например, на основе наночастиц платины для экологически чистых водородных технологий.

Эксперты отмечают, что временная томография броуновского движения становится логическим продолжением достижений крио-ТEM и предыдущих результатов, опубликованных в Science. Профессор Джонгвон Парк подчеркивает, что данная методика способна существенно углубить понимание сложных реакционных механизмов в топливных элементах, катализаторах для конверсии CO₂ и литий-ионных батареях, а главный автор исследования, Сунгсу Кан, отметил возможность прямой визуализации динамических процессов на атомном уровне.

Результаты исследования, опубликованные 29 января в журнале Nature Communications, открывают новые перспективы для фундаментального и прикладного развития нанонауки и материаловедения, способствуя созданию материалов нового поколения, обладающих уникальными характеристиками.


Новое на сайте

16950Физический движок в голове: как мозг разделяет твердые предметы и текучие вещества 16949Скрыты ли в нашей днк ключи к лечению ожирения и последствий инсульта? 16948Почему символ американской свободы был приговорен к уничтожению? 16947Рукотворное убежище для исчезающих амфибий 16946Какую тайну хранит жестокая жизнь и загадочная смерть сестер каменного века? 16945Скрывает ли Плутон экваториальный пояс из гигантских ледяных клинков? 16944Взгляд на зарю вселенной телескопом Джеймса Уэбба 16943От сада чудес до протеина из атмосферы 16942Кратковременный сон наяву: научное объяснение пустоты в мыслях 16941Спутники Starlink создают непреднамеренную угрозу для радиоастрономии 16940Аутентификационная чума: бэкдор Plague год оставался невидимым 16939Фиолетовый страж тайских лесов: редкий краб-принцесса явился миру 16938Хроники мангровых лесов: победители фотоконкурса 2025 года 16937Танцевали ли планеты солнечной системы идеальный вальс? 16936Ай-ай: причудливый лемур, проклятый своим пальцем