تصویربرداری از واکنش های شیمیایی ممکن می شود

به گزارش خبرگزاری آپارات نیوز در سطح اتمی دنیای شیمی مملو از فعالیت های مختلف است. اما نگاه ما به این دنیای شگفت انگیز عمدتاً ثابت است. در این بین دانشمندان باید جزئیات واکنش های شیمیایی را از روی نتایج تجربی و شبیه سازی ها استنتاج کنند.

اکنون دانشمندان دانشگاه ایلینویز در شیکاگو با همکاری چند مرکز تحقیقاتی دیگر روی روش های جدید میکروسکوپ الکترونی کار می کنند تا از آن برای ایجاد یک استودیوی فیلم برداری برای واکنش های شیمیایی استفاده کنند.

مرکز مشاهدات چندوجهی برای تصویربرداری تک اتمی شیمی یا MOSAIC در پاییز امسال از طریق کمک مالی ۱٫۸ میلیون دلاری از بنیاد ملی علوم تامین مالی شد.

این همکاری مشترک «سلول های مایع» ایجاد می کند که به دانشمندان اجازه می دهد تا واکنش های شیمیایی را در زیر میکروسکوپ تنظیم کنترل و اندازه گیری کنند.

محققان از میکروسکوپ های الکترونی قدرتمند و پیشرفته در UIC برای ثبت این واکنش ها در حرکت استفاده می کنند و بینشی تازه از دینامیک اتمی و مولکولی به دست می آورند.

رابرت کلی رئیس بخش فیزیک در UIC گفت: «ما در تلاش هستیم تا محیط های نمونه میکروسکوپ الکترونی را ایجاد کنیم که به ما امکان می دهد واکنش شیمیایی را در مراحل اولیه تشکیل ماده مشاهده کنیم. با این کار می توانیم درک کنیم که مولکول های آلی چگونه شکل می گیرند و با محیط های مختلف برهم کنش می کنند.»

با میکروسکوپ های الکترونی دانشمندان می توانند ماده را در سطح اتم های منفرد ببینند. آن ها این کار را با پرتاب یک پرتو پرانرژی از الکترون ها به داخل نمونه انجام می دهند اما این کار می تواند نمونه را تغییر دهد یا حتی از بین ببرد. این بدان معناست که دانشمندان می توانند در هر زمان تنها یک تصویر بگیرند. اغلب آن ها مجبورند نمونه ها را در نقاط بحرانی واکنش شیمیایی منجمد کنند تا از مراحل کلیدی تصویر بگیرند.

کشف گرافن در اوایل دهه ۲۰۰۰راه حلی را برای این مشکل ارائه داد. با قرار دادن یک لایه گرافن در بالا و یک لایه در زیر یک نمونه مایع دانشمندان می توانند از نمونه در برابر پرتو و سایر تداخل محافظت کنند. در سال ۲۰۱۴ کلی یکی از اولین کسانی بود که از این سیستم هنگام مطالعه فریتین یک پروتئین مهم برای ذخیره آهن استفاده کرد.

این مرکز این روش سلول مایع گرافن را برای اندازه گیری های بیشتر و کنترل گسترده نمونه ارتقا می دهد. دانشمندان دانشگاه شیکاگو سلول هایی را مهندسی خواهند کرد که حاوی مواد تشکیل دهنده یک واکنش شیمیایی هستند سپس می توان آن ها را زیر میکروسکوپ تحریک و دستکاری کرد.

محققان از نمونه های کوچک شروع خواهند کرد. آن ها رفتار ذرات تک اتمی را که واکنش های شیمیایی را کاتالیز می کنند مشاهده خواهند کرد. سپس به سمت خوشه های مولکولی بزرگتر و ساختارهای نانوبلوری حرکت خواهند کرد.

کلی امیدوار است که آن ها همچنین به نقطه ای برسند که بتوانند مولکول های پیچیده تری را مشاهده کنند و دیدگاه های بی سابقه ای از فرآیندهایی را ببینند که در شیمی زیست شناسی و علم مواد حیاتی هستند.

کمک مالی NSF به ارتقای تجهیزات میکروسکوپ الکترونی در UIC برای امکان استفاده از سلول های مایع گرافن جدید کمک می کند.

میکروسکوپ الکترونی بدون میدان مغناطیسی جدید دانشگاه اولین نوع خود در آمریکا پس از نصب در اوایل سال ۲۰۲۵ نیز نقشی مهم در تحقیقات این مرکز ایفا خواهد کرد.

انتهای پیام/