Новости

Тематические выпуски/статьи

Динамическая Трансмиссионная Электронная Микроскопия

25/08/09

Динамическая Трансмиссионная Электронная Микроскопия

По материалам Ливерморской Национальной Лаборатории.


Наблюдение поведения переходных процессов — химических реакций, структурной деформации или фазовых преобразований — ключ к пониманию многих базовых явлений, лежащих в основе химической, биологической науки и материаловедения. Непосредственное наблюдение этих сложнейших явлений дает фундаментальное понимание таких свойств, как реактивность, стабильность и прочность, позволяет определять модели, способствующие дизайну новых материалов и устройств с улучшенными свойствами. Новая разработка, Динамический Трансмиссионный Электронный Микроскоп (ДТЭМ), Ливерморской Национальной Лаборатории (LLNL) обеспечивает визуализацию поведения переходных процессов с беспрецедентным сочетанием пространственного и временного разрешения: нанометры и наносекунды. Чтобы достичь такого уровня разрешения, исследователи LLNL подвергли реинжинирингу стандартный источник электронов и рабочие процедуры ТЭМ. Это дало возможность посредством фотоэмиссии генерировать большие электронные импульсы (порядка 107 электронов), манипуляции которыми в микроскопе позволяют получать изображения с высоким разрешением. Именно генерация и манипуляции такими короткими импульсами с большим количеством электронов впервые позволили изучать переходные процессы, визуализировать их одним «кадром», обеспечивая детальный анализ очень скоротечных, необратимых явлений.

В настоящее время технология ДТЭМ используется во многих исследовательских программах лаборатории LLNL, а также в совместных проектах с учеными ведущих университетов и индустриальных центров. В частности, микроскоп используется в экспериментах, которые позволяют проникнуть в фундаментальные основы деформационных и фазовых преобразований структурных материалов, образования центров развития и роста наносистем, активности и реактивности катализаторов, а также открыть новые направления в исследованиях в области структурной биологии. Все эти области исследований . профильные как для лаборатории, так и для департамента энергетики в целом, их успех определяет понимание научных аспектов, критичных для управления ядерным арсеналом США, национальной и энергетической безопасности.


Главные Достижения
Разработка технологии ТЭМ, позволяющей получать моментальные снимки динамических процессов в нанометровом и наносекундном диапазонах . важнейшее достижение, позволяющее сделать существенный шаг вперед. До сих пор экспериментальные установки на базе стандартных высокоразрешающих технологий ТЭМ давали временное разрешение на уровне одной миллисекунды, а методы сверхбыстрой электронной дифракции (СЭД) не обеспечивали уровень сигнала, необходимый для режима одиночного импульса. Имеющаяся технология ДТЭМ уже позволяет исследовать неравновесные явления, которые наиболее важны для развития нанотехнологий. В то же время, разработан перспективный проект создания еще более универсального инструмента. В настоящее время реализуются некоторые модификации к микроскопу, которые позволят существенно увеличить ток в электронном пучке и, таким образом, повысить пространственное разрешение, а также позволят получать .видео. переходных процессов. По мере того, как углубляется знание о процессе фотоэмиссии и механизмах образования изображений, будет расти и временное разрешение, что позволит изучать материалы в экстремальных условиях...