Переход вещества из твердого состояния в жидкое на атомном уровне в 4D.
Раньше люди даже не мечтали увидеть, что происходит с атомами , когда материалы переходят из одного состояния в другое. Как в микромире выглядит что-то, когда испаряется, плавится или кристаллизуется.
Ученым из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, удалось запечатлеть движения атомов во время такого превращения. Снимки были сделаны в 4D-формате, поэтому они будут сохранены при копировании или вставке, и будут отображаться без изменений.
----------------------------
Для тех, кто не в курсе про графический формат и что такое 4D.
Графи́ческий форма́т — это способ записи графической информации. Графические форматы файлов предназначены для хранения изображений, таких как фотографии и рисунки. Большинство графических форматов реализуют сжатие данных (одни — с потерями, другие — без) - т.е изображение искажается.
4D формат - это встроенное управление сохранностью изображений. Т.е изображения будут отображаться и сохраняться в их оригинальном виде, без изменений. Это очень важно, так как в каждом формате есть факи - когда фото открывается может измениться затенение, прозрачные области и т.
--------------
Ученые взяли наночастицы сплава железа и платины размером в 1/10000 от толщины человеческого волоса и постепенно их нагревали до температуры выше 500 C. Сплав начал переходить из твердого состояния в жидкое. Через 9, 16 и 26 минут после начала нагревания делали трехмерные изображения . А чтобы рассмотреть атомы в процессе перехода с разных сторон, образцы вращали под микроскопом.
В исследованиях использовали один из самых современных трехмерных электронных микроскопов, поэтому удалось в наночастице выделить 33 гранулы, ширина каждой из которых была равна ширине 13 атомов.
По теории при нагревании гранулы должны были стать идеально круглыми. А на самом деле они были неправильной формы. Причем по краям гранул часть атомов осталась в кристаллической решетке, а часть разорвала межатомные связи.
Это был первый раз когда человек смог увидеть, как в микромире выглядит процесс перехода из твердого состояния в жидкое.
ПРИМЕЧАНИЕ к картинке в посте.
------------------------------------------------------
Научно-исследовательское подразделение IBM Research в Цюрихе опубликовало картинки, которые удалось сгенерировать с помощью сканирующего атомно-силового микроскопа (АСМ). На изображениях можно различить отдельные атомы. Видны даже химические связи между атомами в молекуле, то есть перекрывающиеся электронные облака («размазанные» электроны, в терминологии Шрёдингера). Картинка была сделана в 2012г. Тот микроскоп, которым пользовались в 2019 для наблюдения перехода вещества из одного агрегатного состояния в другое находится в Беркли. И он намного более продвинутый.
Получена новая аллотропная модификация углерода - циклоуглерод (С18)
15 августа 2019 года группа учёных из IBM и Оксфордского университета опубликовала статью https://science.sciencemag.org/content/early/2019/08/14/scie..., в которой представлены данные об успешном синтезе молекулы цикло[18]углерода. Ранее существование циклоуглеродов считалось лишь гипотетическим, но теперь C18 - представитель новой аллотропной модификации углерода.
C18 был получен путём удаления монооксида углерода из молекулы C24O6 принципом атомно-силовой микроскопии на двухслойной поверхности хлорида натрия при температуре 5°K (-268,15°С)
Как сообщает один из членов исследовательской группы Пшемислав Гавел, структура и гипотетические свойства циклоуглеродов, более 50 лет были предметом для дискуссий между учёными, но никому ранее не удавалось выделить именно стабильную молекулу - любые попытки заканчивались получением сложных углеродных структур, в которые моментально объединялся циклоуглерод.
По мнению учёных, циклоуглероды могут оказаться полезными в компьютерных технологиях в качестве чрезвычайно энергоэффективного компьютерного логического устройства. Кроме того, создание С18 открывает путь для синтеза других углеродных аллотропов, но пока что предстоит глубокое изучение свойств новой молекулы
Источник: https://gizmodo.com/50-year-chemistry-mystery-solved-by-wild...
Перевод: https://vk.com/mircenall
Учёные впервые записали процесс вращения молекулы.
Даже с появлением продвинутых микроскопов изучение молекулярного мира остаётся для учёных сложной задачей. Группе европейских исследователей впервые в истории удалось записать процесс вращения молекул. В перспективе это открытие поможет в изучении квантовой физики и может быть использовано для наблюдения за различными биохимическими процессорами на недоступном ранее уровне.
Во время вращения молекулы происходит изменение её магнитных свойств, которое можно наблюдать с помощью специальной лабораторной техники. Один оборот занимает ничтожное количество времени — около триллионой доли секунды. Направляя лазерные импульсы прямо на молекулу карбонилсульфида, которая состоит из атомов кислорода, серы и углерода, учёным удалось заставить её вращаться в унисон с частотой колебания лазера.
С помощью вспомогательного лазера определялось положение молекулы в пространстве. Эксперимент пришлось повторять множество раз: под воздействием лазера «подопытная» полностью разрушалась. Сделав 651 снимок, учёные сумели создать на их основе короткий «фильм» длительностью 125 пикосекунд.
Все увиденные процессы подчиняются законам квантовой механики и отличаются от привычных для человека законов макромира. Определение точного положения и импульса молекулы в привычном понимании невозможно: на видео показана вероятность местонахождения молекулы с течением времени. Учёные считают, что данный метод наблюдения подойдёт и для других процессов: например, для изучения внутреннего скручивания молекул или «зеркальных» соединений, которые используются в биохимии и химической технологии.
Источник: naked-science.ru
Модели структур различных веществ
Диоксид кремния, SiO2 (кварц)
Фиолетовый - кремний, белый - кислород.
Оксид алюминия, Al2O3 (корунд)
Красный - алюминий, белый - кислород.
Диоксид углерода, CO2 (сухой лёд)
Черный - углерод, белый - кислород.
Хлорид натрия, NaCl (поваренная соль)
Голубой - натрий, белый - хлор.
Вода (жидкая), H2O
Белый - водород, серый - кислород.
Nd2Fe14B (неодимовый магнит)
Оранжевый - неодим, голубой - железо, белый - бор.
Углерод, C (алмаз).
Алюминий, Al.
Железо, Fe.
Источник BeautifulChemistry