Электронный пинцет: манипулировать атомами - это просто
Ученые из Национального института стандартов и технологий и Университета штата Вирджиния обнаружили возможность манипулирования наноразмерными объектами с помощью современных электронных микроскопов, которые до сих пор позволяли только смотреть на изучаемые объекты.
По сути, ученые создали электронную версию лазерного оптического пинцета, который сегодня широко используется в биологии, физике и химии для работы с крошечными частицами. Но главная особенность электронного пинцета состоит в том, что он имеет в тысячи раз большую чувствительность и разрешение.
Потенциально он позволит манипулировать отдельными атомами.
Оптический пинцет был впервые описан в 1986 году. В общих чертах - это небольшое, но полезное в практическом плане давление сильно сфокусированного лазерного луча на микрочастицу. Лазер не толкает частицу, а скорее тянет ее к центру луча. Биохимики, например, используют этот эффект для работы с отдельными клетками или липосомами.
Можно было бы ожидать, что пучок электронов электронного микроскопа тоже способен управлять движением микрочастиц. Однако подобное явление никогда не наблюдалось, отчасти потому, что электроны слишком «суетливы» и не могут распространяться в воздухе на большое расстояние. Поэтому в электронных микроскопах используются вакуумные камеры, в которые помещаются образцы. Рождение электронного пинцета было обнаружено случайно во время изучения процессов, происходящих при застывании металлического расплава.
Исследователи наблюдали за небольшими частицами (нескольких сотен микрон) алюминиево-кремниевого сплава, причем в месте, где жидкий металл соприкасался с уже застывшим твердым. В данном районе электронный пучок вызывает появление плазмонов, могущих многое рассказать о кристаллизации металла.
Эффект электронного пинцета был неожиданностью, так как основной целью эксперимента было именно изучение плавления и кристаллизации. Однако ученые заметили, что когда они двигали или изменяли угол электронного пучка, а также сдвигали столик с образцами, небольшая твердая частица упорно, как приклеенная, следовала за пучком электронов.
Потенциально электронный пинцет может стать универсальным и ценным инструментом, позволяющим проводить очень тонкие манипуляции. Это будет сложной задачей, так как для работы электронного пинцета требуется вакуум, но электронный пинцет на три порядка меньше, чем оптический и близок к размеру одиночных атомов, что открывает широкие возможности для работы с микрообъектами.
По сути, ученые создали электронную версию лазерного оптического пинцета, который сегодня широко используется в биологии, физике и химии для работы с крошечными частицами. Но главная особенность электронного пинцета состоит в том, что он имеет в тысячи раз большую чувствительность и разрешение.
Потенциально он позволит манипулировать отдельными атомами.
Оптический пинцет был впервые описан в 1986 году. В общих чертах - это небольшое, но полезное в практическом плане давление сильно сфокусированного лазерного луча на микрочастицу. Лазер не толкает частицу, а скорее тянет ее к центру луча. Биохимики, например, используют этот эффект для работы с отдельными клетками или липосомами.
Можно было бы ожидать, что пучок электронов электронного микроскопа тоже способен управлять движением микрочастиц. Однако подобное явление никогда не наблюдалось, отчасти потому, что электроны слишком «суетливы» и не могут распространяться в воздухе на большое расстояние. Поэтому в электронных микроскопах используются вакуумные камеры, в которые помещаются образцы. Рождение электронного пинцета было обнаружено случайно во время изучения процессов, происходящих при застывании металлического расплава.
Исследователи наблюдали за небольшими частицами (нескольких сотен микрон) алюминиево-кремниевого сплава, причем в месте, где жидкий металл соприкасался с уже застывшим твердым. В данном районе электронный пучок вызывает появление плазмонов, могущих многое рассказать о кристаллизации металла.
Эффект электронного пинцета был неожиданностью, так как основной целью эксперимента было именно изучение плавления и кристаллизации. Однако ученые заметили, что когда они двигали или изменяли угол электронного пучка, а также сдвигали столик с образцами, небольшая твердая частица упорно, как приклеенная, следовала за пучком электронов.
Потенциально электронный пинцет может стать универсальным и ценным инструментом, позволяющим проводить очень тонкие манипуляции. Это будет сложной задачей, так как для работы электронного пинцета требуется вакуум, но электронный пинцет на три порядка меньше, чем оптический и близок к размеру одиночных атомов, что открывает широкие возможности для работы с микрообъектами.
Ещё новости по теме:
18:20