A tudósok egy új módszert fedeztek fel a kristályok belsejébe való belátásra: a ScienceAlert | EatchbQ

A tudósok egy új módszert fedeztek fel a kristályok belsejébe való belátásra: a ScienceAlert

Az egyes kristályok 3D-s modelljeit létrehozó új technika ablakot nyitott a tudósok számára, hogy meglássák az egyébként tökéletes mintáik finom eltéréseit.

A New York-i Egyetem (NYU) kutatói visszatértek a rajzasztalhoz, hogy hogyan tekintsenek mélyen az ismétlődő egységekből álló szilárd testekbe, és hogyan határozzák meg, hogyan nőnek.

A rövid hullámhosszúságnak köszönhetően, amely nagyjából megegyezik a kristályokat alkotó ismétlődő egységekkel, a röntgensugárzás hosszú ideje lehetővé teszi a tudósok számára, hogy a sugarak diffrakciós szögének mérésével arra következtessenek, hogy a kristály összetevői hogyan illeszkednek egymáshoz.

A röntgenkrisztallográfiának minden találékonysága ellenére megvannak a maga korlátai, amelyeket egy 2010-ben megjelent új tanulmány nyitó mondata egész szépen összefoglal. Természetes anyagok ebben a hónapban: “A molekuláris kristályok szerkezetét szórási technikákkal azonosítják, mert nem látunk beléjük.”

A cikk egy új technikát ír le, amely azt ígéri, hogy végre megváltoztatja ezt a tényt – bár nem az egyes atomok ismétlődő egységeiből álló kristályok esetében.

Ehelyett a minták alapján összeállított kristályokról van szó kolloid részecskékamelyek elég nagyok ahhoz, hogy a hagyományos mikroszkóp alatt láthatóak legyenek, és olyan módon manipulálhassák, ami az atomok számára lehetetlen lenne.

Az ilyen kristályok tanulmányozása előrelépést tett a kristálydinamika megértésében. A kutatók kolloid szerkezetekkel végzett kísérletekre hivatkoznak, amelyek rávilágítanak képződés és fejlesztés diszlokációk a kristályszerkezetekben.

A röntgenkrisztallográfiához hasonlóan ennek a technikának is vannak korlátai. A viszonylag összetett kolloid kristályok leképezésének megbízható módjainak megtalálásának nehézségei azt jelentik, hogy vizsgálatuk eddig nagyrészt vékony, egyszerű szerkezetekre korlátozódott, amelyeket egyetlen alkotórészecske alkot.

Sok atomi léptékű kristály viszont két vagy több elemből áll, és összetett, háromdimenziós szerkezeteket alkot.

A NYU csapata által kifejlesztett új technika azt ígéri, hogy lehetővé teszi ezeknek a viszonylag összetett rácsoknak a kolloid analógjainak tanulmányozását. A technika a csapat néhány korábbi munkájára épül, ahol kifejlesztették a polimerrel gyengített coulombikus önösszeszerelés vagy PACS nevű eljárást.

A PACS az egyes kolloid részecskék elektromos töltéseit használja fel arra, hogy kristályrácsokba vonja őket, lehetővé téve bináris kolloid kristályok – képződött kristályok – megbízható felépítését. két különböző típusú részecskefajtából álló molekulák ugyanúgy, mint pl. asztali só kristályai nátriumból és klórból képződnek.

Az új tanulmány bizonyítja, hogy ezeknek az egyedi kolloid részecskéknek a fluoreszcens festékkel való beoltása hatékonyan képes megkülönböztetni az egyik fajt a másiktól – és ami döntő fontosságú, ez így folytatódik, ha már kristályokat képeztek. Ez azt jelenti, hogy a tudósok végre “belenézhetnek” egy teljesen kialakult kristályba, és közvetlen megfigyeléseket végezhetnek a belsejében.

Mint a tudósok jelentés“Képesek vagyunk megkülönböztetni az összes részecskét egy bináris ionkristályban, és rekonstruálni a teljes belső 3D szerkezetet ~200 réteg mélységig.”

A NYU csapata számos új megállapításról számol be, amelyeket már megfigyelésekből gyűjtöttek ki.

Az „ikerintézmény” néven ismert folyamat, amelyben két kristály rácsát úgy igazítják egymáshoz, hogy azok egy közös síkban osztoznak az alkotóelemeken, régóta foglalkoztatja a tudósokat.

A kutatók olyan kolloid kristályok létrehozását írják le, amelyek több különböző ásvány atomi léptékű köbös szerkezetét reprodukálják: a fent említett nátrium és klór váltakozó rácsát, amely asztali sót képez; cézium-klorid, amelyben nyolc klóratom “kalitkát” alkot egyetlen céziumatom körül; és az aurikuprid valamivel egzotikusabb példája, a réz és az arany vegyülete, amelyben az aranyatomokból álló köbös rács mindkét oldalát egyetlen rézatom jelöli, mint egy mátrix, ahol mindkét oldal egy.

A csapat minden esetben képes volt közvetlen megfigyeléseket végezni az ikerkristályok fejlődéséről, így közvetlen kísérleti megfigyelést biztosítva az ilyen struktúrák keletkezésének módjáról.

“Ez a közvetlen megfigyelés egyértelműen feltárja a kristályszerkezet belső bonyolultságát, és megvilágítja a kapcsolatot a részecskék kölcsönhatásai és a makroszkopikus kristályforma között, beleértve a hibák és az ikerképződés megjelenését és hatását” jelentés.

A csoport alig várja, hogy megfejtse a kristályok titkait, több mint 100 évvel azután, hogy a röntgensugarak felfedezése lehetővé tette az emberiség számára, hogy első pillantást vethessen a kristályszerkezetek bonyolultságára.

A kutatás ben jelent meg Természetes anyagok.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *