Създаден четири електрон томография

Фиг. 1. Принципът на електрон томография. Рисуване от книгата на Дж Франк «Electron томография: Методи за Триизмерна визуализация на структури в клетката»

Електронни изображения позволява визуализация на триизмерната структура на различни микро и нано-предмети, като единичната клетка на кристален материал, биологични клетки или вируси. Учени от Калифорнийския технологичен институт са създали електронна-4D изображения, успявайки да се интегрират в конвенционална електронна томография четвъртото измерение - времето. Тя може да се използва за проследяване на spatiotemporal характеристики на обекта са проучени конструкции с нанометър-фемтосекунди резолюция.

Електронни изображения са възникнали в края на 60-те години на миналия век и за дълго време поради мудността на компютри изчислява стойности на интензитет, беше много отнемащ време процес. С появата на висока мощност и висока скорост компютри стана възможно почти веднага реконструиран от данните за дифракция на триизмерен изглед на тест-проба (фиг. 2).

На второ място, ако ние говорим за вътрешната структура на динамиката на обект в атомно или молекулно скалата, е периодът от време? Т трябва да бъде много малък. от нивото на нано- и пикосекундни, или дори по-малко.

Фиг. 2. Развитието на триизмерното изобразяване. Рисуване от книгата на Дж Франк «Electron томография: Методи за Триизмерна визуализация на структури в клетката»

След това, с контролирано забавяне - от няколко фемтосекунди (Femto = 10 -15) до няколко наносекунди във връзка с лазерен импулс - започва потока на електрони. Разпръснати от пробата, електрони създават своя двуизмерен дифракция на изображението на екрана. След определен интервал от време, който може да варира от фемтосекунди да наносекунди (в зависимост от това колко бързо промяна обект структура) се появява в ъгъла на завъртане на субстрата 1 °. След облъчване, електроните са с нов двуизмерен образ на обекта. Целият процес се повтаря за диапазон от ъгли от -58 ° до + 58 ° (0 ° съответства на падането перпендикулярна електронен лъч върху субстрата). Обработката на получения триизмерен изчисленото проекция изображение на пробата под изследване.

Фиг. 3 показва резултатите от томография - въглероден гривни изображения в различни времеви точки след последното лазерен изстрел в нанотръба. Енергията на електрони в томография е 200 КЕВ (дължина на вълната 2.5 picometer).

Фиг. 4. индивидуални рамки на електронен 4Д томография въглеродни нанотръби за различни ъгли на гледане и на различни интервали от време (5, 15, 30 и 75 наносекунди). Време се измерва от момента на доставката на топлинна енергия за нанотръба. Стрелките показват посоката на движение на отделните части на обекта, който се учи. Черният цвят на някои области нанотръба означава, че те се връща в първоначалното положение на термичен шок (при Т = 0). Вложките във всяка рамка съответстват на "необработена" картина нанотръба при нулев ъгъл на наклона на субстрата (електронен лъч попада перпендикулярно на него). Образът на статията в процес на обсъждане в науката

Трябва да се отбележи, че процесът на д-4D-образна не възникват неочаквани и значителни промени в структурата на нанотръба. Средната доза, необходима за получаване на 2D изображение на пробата не надвишава 15 електрони на квадратен нанометра, с междина между импулси от порядъка на наносекунди. Когато фемтосекунди интервал, тази стойност е била намалена с няколко порядъка. Общата доза, получена на нанотръба Всичките четири изображения, два порядъка по-малко от стойността, на която тя започва необратими деформации.