Středa 5. října 2022, svátek má Eliška
  • schránka
  • Přihlásit Můj účet
  • Středa 5. října 2022 Eliška

Vědci sestavili speciální mikroskop pro sledování života v nanosvětě

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

Autor:
  • Nejčtenější

ANALÝZA: Jak se bude dál vyvíjet válka na Ukrajině?

S tím, jak postupuje čas, se pomalu obnažují důvody účastníků války, pro které do ní šli. Zároveň již odpadly některé...

Proti invazi bojují i české tanky. Máme jen málo munice, říká ukrajinský tankista

Premium Česká republika byla jednou z prvních zemí, které poskytly bojující Ukrajině těžké zbraně, včetně bojových tanků T-72....

{NADPIS reklamního článku dlouhý přes dva řádky}

{POPISEK reklamního článku, také dlouhý přes dva a možná dokonce až tři řádky, končící na tři tečky...}

Nejblíž za 22 let. Vysloužilá sonda pořídila snímky Jupiterova měsíce Europa

Pět let letěla sonda Juno k Jupiteru, aby v roce 2016 u něj začala svou práci. Přestože již má své původní úkoly dávno...

NASA testovala obranu Země před vesmírným tělesem, sonda zasáhla asteroid

Sonda DART americké vesmírné agentury NASA zasáhla v úterý podle plánu měsíc planetky Didymos. Šlo o první test obrany...

{NADPIS reklamního článku dlouhý přes dva řádky}

{POPISEK reklamního článku, také dlouhý přes dva a možná dokonce až tři řádky, končící na tři tečky...}

Windows 11 dostal balíček vylepšení. Novinky vás mohou nalákat na upgrade

Systém Windows 11 slaví svůj první rok na trhu. Týden před jeho narozeninami vydala společnost Microsoft první velkou...

Většina vlád selže. Mladí se do deseti let chopí revoluce, soudí Cílek

Premium Václav Cílek, geolog a klimatolog, věří, že se blížíme k civilizačnímu zlomu. Ústí k němu nabalující se krize a vidina...

Jak přestat chrápat. Pomoct může i tenisový míček, říká primář Jirák

Premium Chrápání postihuje zhruba 57 procent mužů a 40 procent žen. Kdy může být chrápání signálem vážného problému? A co to je...

Mužské sny. Po čem muži doopravdy touží a co si radši nechají ujít

Premium My ženy si ve svých hlavách dokážeme utvořit dokonalé scénáře a domněnky, které jsou ovšem mnohdy vzdálené realitě....

Nesmí se na ně spěchat. Jak fungují úložiště zemního plynu?

V září vrcholí období, kdy se od dubna vtlačují do podzemních úložišť zásoby zemního plynu. Pro tento účel se v Česku...

Vládkyně nebes. Dokud jsem vysoko, nebojím se, říká pilotka Pískatá

Premium Petra Pískatá doletěla letos v létě na anglickém nebi ke světovému titulu v bezmotorovém létání. Zvládla k tomu i...

Tuto technologii nejspíš používáte, ale dost možná ne naplno. Co vše umí NFC

Premium Používá se denně k bezkontaktnímu placení, ale také k tisku, párování sluchátek, načtení jídelního lístku, otevření...

Hartman: Chceme být součástí energetické budoucnosti

Advertorial Nově ustavený evropský Výbor pro informační a komunikační technologie (ICTC) povede Čech Radek Hartman. Rozhodla o tom...

Úmrtní list Alžběty II. odhalil příčinu i čas smrti královny

Britská královna Alžběta II. zemřela na stáří. Vyplývá to z jejího úmrtního listu, který ve čtvrtek zveřejnil skotský...

Dcera Neumannové randí s modelem. V mém životě muž není, říká její matka

Dcera legendární lyžařky Kateřiny Neumannové, osmnáctiletá Lucie randí s úspěšným modelem Oliverem Průchou. Promluvili...

Z odebrání titulu jsem šokovaný a smutný, říká dánský princ Nikolai

Dánská královna Margrethe II. (82) se tento týden rozhodla odebrat tituly všem potomkům svého druhorozeného syna, kteří...

Rus streamoval plynový hořák, aby se vysmál Evropanům. Twitch zasáhl

Zatímco se Evropané kvůli nedostatku plynu připravují na tuhou zimu, Rusové je provokují tím, že na internet vysílají...

Značka Lindt má ochranu, soud nařídil Lidlu zničit zásoby čokoládových zajíčků

Čokoládoví zajíčci od společnosti Lindt & Sprüngli si zaslouží ochranu před napodobeninami. Rozhodl o tom ve čtvrtek...