اصلاح میکروسکوپ الکترونی برای مشاهده‌ی فرآیندهای فتوشیمیایی

محققان دانشگاه استنفورد با تغییری در میکروسکوپ الکترونی موفق به ابداع روشی شدند که می‌توان در آن از نور مرئی و جریان گاز برای مشاهده‌ی واکنش‌ فتوشیمیایی استفاده کرد. در این روش می‌توان ذرات نانومقیاس و حتی ویروس را نیز مشاهده کرد.

وادایی از محققان پسادکترا در دانشگاه استنفورد، چند ماه را صرف طراحی و اصلاح این ابزار جدید کرده‌است که می‌تواند دامنه‌ی استفاده از میکروسکوپ الکترونی را افزایش دهد. هر چند ترکیب میکروسکوپ نوری و الکترونی همیشه با شک و تردید همراه است، اما این گروه موفق شدند یک ذره را در واکنشی که با نور فعال می‌شود، مشاهده کنند.

دانشمندان اطلاعات زیادی درباره‌ی فتوکاتالیست‌های مبتنی بر نانوذرات دارند، اما با این روش می‌توانند اتفاقات حین واکنش را مشاهده کنند. از این فناوری می‌توان در برای مطالعه‌ی هر برهم‌کنشی میان نور و ماده با قدرت تفکیک 2 نانومتر استفاده کرد؛ حتی اتفاقات درون سلول‌های زنده نیز قابل تصویربرداری خواهد بود.

دیون می‌گوید: « ما در این پروژه روشی ارائه کردیم که در آن می‌توان رنگ‌های مختلف را وارد میکروسکوپ الکترونی کرد. ما شرایط مشاهده‌ی مستقیم واکنش فتوشیمیایی را در مقیاس نانومتری فراهم کرده‌ایم.»

نگهدارنده‌ی نمونه به‌صورت ویژه برای این کار طراحی شده‌است. اطراف آن چند آیینه قرار داده شده تا نوری که از دو فیبر نوری وارد می‌شود، روی نقطه مورد نظر متمرکز شود. با این روش می‌توان نور را در فضای 5 میلیمتری در میکروسکوپ متمرکز کرد.

این گروه برای آزمودن این روش، نانومکعب پالادیم را زیر میکروسکوپ ملاحضه کردند. زمانی که هیدروژن وارد سیستم شد، فاز نانومکعب تغییر کرد. با تابش نور، این فرآیند تغییر کرد؛ به‌طوری که با ترک هیدروژن از نانومکعب، ساختار نیز تغییر می‌کند.

نتایج این پروژه در قالب مقاله‌ای با عنوان in-situ observation of plasmon-controlled photocatalytic dehydrogenation of individual palladium nanoparticles  در نشریه‌ی Nature Communications منتشر شده‌است.