У этого исследования – который показывает химические реакции, происходящие в режиме реального времени на уровне стамиллионного из сантиметра – есть потенциал, чтобы коренным образом изменить исследование и развитие новых материалов. Это могло помочь ответить на некоторые самые фундаментальные и сложные вопросы химической науки; такой как, как молекулы реагируют друг с другом на атомистическом уровне; что стимулирует формирование одного продукта вместо другого; а также помогите открытию совершенно новых химических реакций.Многонациональная команда экспертов из Великобритании, Германии и России, была во главе с Андреем Хлобыстовым, профессором Наноматериалов и директором Наноразмерного Ноттингемского университета и Научно-исследовательский центр Микромасштаба. Исследование: ‘Съемка структуры остановки и открытие реакций на уровне единственной молекулы микроскопией электрона передачи’ были изданы в Нано ACS, ведущем журнале нанонауки и нанотехнологий и отобраны как Выбор Редактора ACS из-за его потенциала для широкого общественного интереса.
Профессор Хлобыстов сказал: «Это – значительный научный прорыв. Мы преобразовали способ, которым мы используем TEM – от взятия неподвижных изображений к инструменту для съемки и стимулирования химических реакций. Это – первый раз, когда мы были в состоянии следить за химическими реакциями на этом уровне и наблюдать судьбу молекул, поскольку химические реакции происходят – от стартовых молекул полностью до продукта».Исследование было выполнено экспертами в синтетической и теоретической химии, материалах и электронной микроскопии и основывается на понятии профессора Хлобыстова углеродных пробирок нано (Самые крошечные пробирки в мире, Книга Гиннеса Мировых рекордов 2005), где нанотрубка действует как контейнер для молекул.
Его новаторская работа на наноконтейнерах для углерода и нанореакторах уже приводит к новым способам направить молекулярное собрание и изучить химические реакции.Британское исследование было выполнено в сотрудничестве с Еленой Бесли, профессором Теоретической Химии Вычисления и ее командой исследователей, работающих в Computational Nanoscience Group в Ноттингемском университете.
Профессор Бесли сказал: «Копаясь в самых крошечных химических стандартных блоках вопроса, наше исследование использует ‘эффект наблюдателя’ и устанавливает совершенно новую методологию для изучения химических реакций. Мы демонстрируем, что электронный луч, одновременно действуя как исследование отображения и источник энергии стимулировать химические преобразования, предлагает новый инструмент для изучения химических реакций отдельных молекул с атомной резолюцией, которая жизненно важна для открытия новых механизмов реакции и более эффективного будущего синтеза».
Синтез и подготовка новых материаловЕсть все еще много проблем в синтезе и подготовке материалов, и мы должны понять процессы, которые создают их, как точно молекулы реагируют, как разрыв химических связей и форма.Профессор Хлобыстов сказал: «Мы назвали наш метод ChemTEM, потому что это – самый прямой способ изучить химические реакции: электронный луч обеспечивает четко определенные суммы энергии непосредственно к атомам в молекуле и таким образом вызывает химическую реакцию, пока непрерывно отображение молекулярные преобразования, покадровые в прямое космическое и реальное время.
Мы можем обнаружить новые химические реакции и сделать сделанные на заказ химические структуры, играя с условиями TEM – например, энергия электронного луча.«Мы теперь в состоянии смотреть, поскольку отдельные молекулы объединяются, чтобы сформировать наноленты графена и полимеров. Мы можем тогда регулировать реакцию в направлении, мы хотим сформировать материал, который мы хотим и наблюдаем, что это происходит в режиме реального времени. Например, мы уже смотрим на следующее поколение сложных двумерных молекулярных материалов для электронных заявлений вне графена».
Охват ‘эффекта наблюдателя’В микроскопии много усилия инвестируют в сокращение воздействия света или электронного луча – так называемого эффекта наблюдателя’ – на образце, чтобы гарантировать, чтобы изображения представляли действительно нетронутые структуры, незатронутые процессом измерения.Исследовательская группа использовала ‘эффект наблюдателя’, чтобы превратить TEM в инструмент отображения и источник энергии стимулировать химические реакции.
Электронный луч проникает через атомарно тонкие стены углеродных нанотрубок и позволяет решенное временем отображение реакций на уровне единственного атома. Активированный электронным лучом, тарифом на энергоносители и мощностью дозы, которая может быть установлена точно, химические преобразования молекул происходят.NMRCБританское исследование было выполнено в Наноразмерном состоянии и Научно-исследовательский центр Микромасштаба (NMRC).
Видение центра должно стать ведущим в мире средством для характеристики и анализа молекулярных материалов в нано и микромасштабе. С уникальным номером люкс 20 главных инструментов центр укомплектован экспертами с медицинскими, научными и инженерными образованиями.
Они в настоящее время работают над широким спектром исследования от раковых клеток и 3D печатных медицинских внедрений к полупроводникам и солнечным батареям.