«Четвертое измерение» для электронного микроскопа

Новая технология, названная «четырехмерной электронной микроскопией», была разработана под руководством Ахмеда Зевейла (Ahmed Zewail), лауреата Нобелевской премии по химии 1999 года, в Калифорнийском технологическом институте (США). По утверждениям создателей, им удалось включить в процесс микроскопирования четвертое измерение — время — и «снять» первые кадры, демонстрирующие поведение частиц нанометровых размеров.

Изображение графитовой мембраны, полученное командой Ахмеда Зевейла (фото из журнала Nano Letters)

Исследования, принесшие Ахмеду Зевейлу Нобелевскую премию и всемирную известность, были связаны с фемтохимией — новой научной дисциплиной, изучающей применение ультракоротких (фемтосекундного диапазона) импульсов лазера для наблюдения за ходом химических реакций. «Мы смогли зафиксировать мгновенное состояние молекул и получили возможность разворачивать процесс во времени, — говорит Зевейл. — Но нам недоставало трех других — пространственных — измерений».

Проблема решилась с помощью электронного микроскопа: направляя поток электронов к образцу через строго определенные временные интервалы, исследователи наконец-то сумели объединить все четыре измерения. Сейчас ученые стараются с помощью новой технологии получить изображения протеинов и рибосом; в текущем номере журнала Nano Letters опубликованы результаты работы команды Зевейла по визуализации процессов в графитовой мембране нанометровой толщины. Образец быстро нагревали и наблюдали за изменениями, происходящими на атомарном уровне. Оказалось, что в первые моменты после нагрева атомы углерода колеблются в случайных направлениях, но с течением времени колебания принимают синхронный характер, и движение атомов начинает напоминать ритмичное биение сердца.

Впрочем, оценить важность работы ученых может любой желающий. Достаточно взглянуть на иллюстрирующее процесс видео (в реальности все происходит более чем в миллиард раз быстрее):

Подготовлено по материалам Science Daily.