Vědci sestavili speciální mikroskop pro sledování života v nanosvětě

Autor:
Mikroskop umožňuje pozorovat nejjemnější struktury hmoty v reálném čase a prostoru. Dosud bylo možné takto malé jevy pozorovat pouze v jedné vrstvě.
Mikroskop, Ilustrační foto

Mikroskop, Ilustrační foto | foto: Profimedia.cz

Když na sklonku 19. století bratři Lumièrové představili světu svůj kinematograf, málokdo si asi tehdy uvědomil, jak moc to poznamená celou naši kulturu. Jejich vynález lidstvu umožnil zaznamenávat a posléze přehrávat průběh vybraných událostí.

Doba pokročila, dnes považujeme film a televizi za samozřejmost. Nyní se ale díky výzkumníkům z Kalifornského technologického institutu (Caltech) schyluje k podobné revoluci.

Vědci totiž vyvinuli čtyřdimenzionální mikroskop, který umožňuje pořídit záznam průběhu atomárních a molekulárních dějů nikoli jen v jedné vrstvě, jako u klasických mikroskopů, ale ve všech třech prostorových dimenzích a navíc i v čase.

Filmování atomů a molekul

Přestože na poli mikroskopie dochází v posledních desetiletích k bouřlivému vývoji (elektronový mikroskop, mikroskopy AFM a STM), je to vůbec poprvé, kdy se vědcům do rukou dostává nástroj, který umí zachytit pomíjivé změny v základních strukturách hmoty nejen v reálném čase, ale i prostoru.

Novou technologii, nazvanou 4D elektronová mikroskopie, vypracoval tým Ahmeda Zewaila, který již předtím vyvinul metodu zobrazování chemických procesů pomocí ultrakrátkých laserových pulzů. Tu využil při pozorování chemických reakcí, při nichž se atomy spojují v molekuly, které se následně opět rozpadají na jednotlivé atomy.

4D Electron Microscopy of Nanodrumming

Tyto děje probíhají neuvěřitelně rychle, a sice v řádu několika femtosekund (tedy biliardtin sekundy). Za svou průkopnickou práci byl Zewail v roce 1999 po zásluze odměněn Nobelovou cenou za chemii.

Dimenze prostoru

Obrazy molekul v pohybu „nám poskytly časový rozměr, ale chyběly nám prostorové dimenze, struktura,“ říká Zewail. „Mým snem od roku 1999 bylo objevit způsob, jak tyto děje pozorovat nejen v čase, ale též v prostoru, vidět architekturu komplexních systémů v atomárním měřítku, to, jak se mění v čase, ať už u fyzikálních či biologických látek.“

V současnosti se k pozorování procesů na molekulární a atomární úrovni nejčastěji používají elektronové mikroskopy, jenže ty jsou schopny zachytit jen statické struktury, nemohou postihnout chování zkoumaných objektů v čase a prostoru zároveň.

Sledování jednotlivých elektronů

Zewailovu týmu se podařilo přesně sledovat dráhu každého elektronu, který elektronový mikroskop vysílá. Jen díky tomu se mohli vědci do elektronové mikroskopie zavést časový rozměr. Nově vyvinutou metodu pojmenovali „ultrarychlé zobrazování jednotlivých elektronů“.

Výsledný obraz, vytvořený každým elektronem, si zjednodušeně můžeme představit jako femtosekundovou fotografii daného časového okamžiku. Pořízené snímky je pak možné časově uspořádat podobně jako u klasického filmu, získané „fotografie“ vlastně tvoří dílčí filmová okénka, jejichž přehráním vzniká digitální film, který ukazuje, co se s pozorovaným objektem děje na atomární úrovni.

Zdroj: www.caltech.edu

Nejčtenější

KVÍZ: Nechte starosti na zemi a vyzkoušejte si, jak znáte dopravní letadla

Z kvízů z oboru letectví je v čase letních dovolených určitě nejvhodnější ten, který se týká letadel dopravních. A aby nebyli v kvízu markantně zvýhodněni ti, kteří tento druh dopravy ve větší míře...

Místo, které se zaryje do vašich vzpomínek z dovolené. Rypadlo 1452

Pokud vás mrzí, že jste se nestihli podívat na obří rypadlo přezdívané Březenský drak v Březně na Chomutovsku, které pyrotechnici na začátku června odstřelili, máme tu pro vás tip na výlet. Nedaleko...

Ocelové šipky shazované z letadel vrátily válku zpět do středověku

Kromě zcela nových zbraní umožnila první světová válka i renesanci některých na pohled primitivních zbraní, které se ve výzbroji evropských armád neobjevovaly již celá staletí. Jednou z nich byla...

Bez těchto osmi webů a aplikací na dovolenou snad ani nejezděte

Notebook, tablet, chytrý telefon má u sebe skoro každý. Jak moc užitečné mu budou, záleží na tom, jak jej umí využít a jaké aplikace na něm používá. Vybrali jsme osm praktických, které vám zpříjemní...

Padesát odstínů šedi řeckého letectva vypráví příběh modelu F-16D

Soutěž

Jaroslav Háječek se rozhodl dokončit rozdělaný model, který přišel v balíku z Bejrútu. Tento model letounu F-16D řeckého letectva byl výzvou. Jak popisuje jeho autor, otevřel celou škálu možností,...

Na prvním jaderném výbuchu se podílel i vědec s českými kořeny

Přesně před 80 lety se uskutečnil první test zbraně, která změnila svět. V rámci projektu Manhattan došlo k pokusnému výbuchu s krycím názvem Trinity, což byl první test jaderné bomby vůbec. Svůj...

16. července 2025  17:12

Nic divnějšího mít na uších nemůžete. S laděním zvuku pomohla slavná značka

První náhlavní sluchátka společnosti Nothing, nazvaná jednoduše „headphone 1“, si na hlavě s ničím jiným nespletete. A protože vznikla ve spolupráci s britskou značkou KEF, rozhodně jsme si jejich...

16. července 2025

Drony jako letectvo chudých. Jsou dostupné, hodí se teroristům a pašují i kečup

Premium

Malá, ale hlavně levná bezpilotní letadla často zvládnou podobnou práci jako specializované vojenské prostředky za miliony dolarů. Jejich zákaz je nemožný. Slouží totiž i k civilním účelům. Přeměna...

16. července 2025

Z kosmu se vrátila posádka složená z Američanky, Inda, Maďara a Poláka

Po více než dvou týdnech na palubě Mezinárodní vesmírné stanice (ISS) se vrátila na Zemi posádka soukromé mise Axiom 4, zkráceně Ax-4. Byl to opravdu mezinárodní posádka, protože se letu účastnili...

15. července 2025

Nevyzpytatelné jsou cesty k modelu F-4 Phantom II. Tento vznikl na USS Midway

Soutěž

O tom, že není jen fantom opery, ale i Phantom letadlové lodi USS Midway, nás přesvědčí příběh modelu modeláře Marka Andrejse. Slavný F-4 Phantom II se stal labutí písní jeho modelářské dílny. Více...

15. července 2025

Místo, které se zaryje do vašich vzpomínek z dovolené. Rypadlo 1452

Pokud vás mrzí, že jste se nestihli podívat na obří rypadlo přezdívané Březenský drak v Březně na Chomutovsku, které pyrotechnici na začátku června odstřelili, máme tu pro vás tip na výlet. Nedaleko...

15. července 2025

Před 30 lety se zrodila legenda. Formát MP3 změnil poslech hudby

Za vznikem formátu MP3 byl nápad přenosu hudby přes telefonní linky, který vznikl v hlavě Dietera Seitzera pozdějšího prvního ředitele organizace Fraunhofer IIS. Bylo to v době, kdy prosazovaly...

14. července 2025  10:15

Tabulky zvládnete i bez Microsoftu. Tady jsou ověřené možnosti zdarma

Microsoft Excel je nejrozšířenějším tabulkovým procesorem, se kterým se studenti učí už na běžných středních školách práci s daty. Jeho široká škála funkcí z něj činí volbu číslo jedna pro firmy i...

14. července 2025

Vědci donutili tělo k produkci buněk zabíjejících rakovinu. Léčba bude dostupnější

Premium

Laboratorní produkce buněk pro léčbu nádorových onemocnění označovanou jako CAR T-terapie je náročná, zdlouhavá a drahá. Proto ji nedostávají všichni, kterým by pomohla. Vědci nyní našli způsob, jak...

14. července 2025

Přípravu na sebevražedný let ztvárňuje dioráma s letounem Mitsubishi G4M2

Soutěž

Dárek od kamarádů proměnil modelář Petr Záras v diorámu, ze které tak trochu mrazí. Jde totiž o přípravu na sebevražedný let kluzáku Yokosuka MXY-7 Ohka (třešňový květ) a japonského bombardéru...

13. července 2025

Česko pomůže s hledáním druhé Země. Mise využívá český hardware i software

Cílem kosmické mise PLATO je studovat Zemi podobné planety v relativně blízkých planetárních systémech. Výzkum se bude zaměřovat na planety v tzv. obyvatelné zóně, tedy v takové vzdálenosti od...

12. července 2025

Revoluční vrtulník i slavní veteráni. Co nabídla letošní Paris Air Show

Letošní 55. ročník největší a nejstarší letecké výstavy světa Paris Air Show na letišti Le Bourget opět předvedl řadu zajímavých strojů a vizí pro budoucnost. Kromě zajímavých novinek si na své...

12. července 2025
Nastavte si velikost písma, podle vašich preferencí.