Новости

Тематические выпуски/статьи

Уникальные Сверхбыстрые Средства Электронной Визуализации

16/06/09

Уникальные Сверхбыстрые Средства Электронной Визуализации

По материалам Chemical & Engineering News

Представьте себе возможность наблюдать каждый бит химической реакции в ее процессе. Или наблюдать, как реагенты образуют короткоживущие промежуточные продукты, которые мгновенно трансформируются в конечные продукты реакции. Или наблюдать в реальном времени фолдинг протеина, совершающийся в течение наносекунды. И все это — не результаты моделирования или имитации, а реальные картины, показывающие, как выглядят и как движутся молекулы, клетки и протеины.

Исследователи Калифорнийского Технологического Института получают такие изображения при помощи уникального, единственного в мире, сверхбыстрого электронного микроскопа. Им удалось увидеть в реальном времени, как открываются и закрываются каналы в полупроводниковом кристалле . явление, которое никому прежде не удавалось наблюдать.

Временной фактор . важнейшая характеристика этого микроскопа, способного отслеживать трехмерные структурные изменения в атомном временном масштабе. Ахмед Зевайл (Ahmed H. Zewail), профессор химической физики Калифорнийского Института, называет эту функциональность четырехмерной визуализацией.

Образование и разрушение межатомных связей происходит в фемтосекундном временном масштабе с пространственным разрешением на уровне пикометра. Из-за этого переходные структуры химических реакций очень сложно отслеживать, но данный электронный микроскоп может их видеть. Аналитические методики, основанные на излучении или свете (такие, как спектроскопия или оптическая микроскопия) не могут обеспечить требуемых пространственных и временных разрешений. Эти технологии физически ограничены нанометровым разрешением, а традиционные электронные микроскопы не обеспечивают временную компоненту.

Зевайл и его коллеги могут наблюдать структуру и динамику переходных продуктов и процессов потому, что микроскоп позволяет зондировать образцы пакетами изолированных электронов с фемтосекундными временными интервалами.

Эксперты в области микроскопии считают микроскоп Калифорнийского Института революционным. Он обеспечивает беспрецедентную функциональность визуализации, позволяя одновременно определять молекулярную структуру и динамику движения молекул.

До сих пор Зевайл и его коллеги использовали сверхбыстрый электронный микроскоп для непосредственной визуализации определенных систем, таких, как кристаллические молекулярные материалы. Однако, они видят возможность и для более сложных приложений. Предполагается, что сверхбыстрая электронная визуализация таких биологических частиц, как рибосомы, позволит получать более общую картину сложнейших энергетических систем и, в итоге, даст возможность раскрыть тайну функционирования таких сложных биологических объектов, как целые клетки...