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

19521Банковский троян VENON на Rust атакует Бразилию с помощью девяти техник обхода защиты 19520Бонобо агрессивны не меньше шимпанзе, но всё решают самки 19519Почему 600-килограммовый зонд NASA падает на Землю из-за солнечной активности? 19518«Липовый календарь»: как расписание превращает работников в расходный материал 19517Вредоносные Rust-пакеты и ИИ-бот крадут секреты разработчиков через CI/CD-пайплайны 19516Как хакеры за 72 часа превратили npm-пакет в ключ от целого облака AWS 19515Как WebDAV-диск и поддельная капча помогают обойти антивирус? 19514Могут ли простые числа скрываться внутри чёрных дыр? 19513Метеорит пробил крышу дома в Германии — откуда взялся огненный шар над Европой? 19512Уязвимости LeakyLooker в Google Looker Studio открывали доступ к чужим базам данных 19511Почему тысячи серверов оказываются открытой дверью для хакеров, хотя могли бы ею не быть? 19510Как исследователи за четыре минуты заставили ИИ-браузер Perplexity Comet попасться на... 19509Может ли женщина без влагалища и шейки матки зачать ребёнка естественным путём? 19508Зачем учёные из Вены создали QR-код, который невозможно увидеть без электронного... 19507Девять уязвимостей CrackArmor позволяют получить root-доступ через модуль безопасности...
Ссылка