امکان تصویربرداری از حرکت نانوکاتالیست ها با وضوح بالا

مواد کاتالیستی می توانند در فرایندهای فیزیکی و شیمیایی بسیاری شرکت کنند که این
فرایندها با کمک میکروسکوپ های الکترونی عبوری دینامیکی که به دست محققان آمریکایی
ساخته شده، مشاهده می شوند.

محققان دانشگاه کالیفرنیا موفق به توسعه ی یک مد تصویربرداری برای DTEM شده اند که
می تواند با رزولوشن بالا از نانوذرات تصویر «مد تاریک» بگیرد. با این سیستم جدید
می توان برای اولین بار از فرایندهایی نظیر رشد نانوسیم ها، آسیب دیدن کاتالیست ها
تصویربرداری کرد. DTEM، یک میکروسکوپ الکترونی عبوری اصلاح شده است که دارای
فتوکاتودی است که با لیزر کار می کند. این لیزر قادر است پرتوهای الکترونی با طول
عمر ۱۵ نانوثانیه را تولید کند. با این روش جدید می توان دینامیک نانوذرات
کاتالیستی را مطالعه و با رزولوشن بالا از آنها تصویربرداری کرد. به دلیل وجود
محدودیت نسبتِ پیش زمینه به سیگنال در نانوذرات دیسپرس شده، انجام تصویربرداری از
فرایندهای کاتالیستی با دشواری هایی همراه است. برای غلبه بر این محدودیت ها محققان
دانشگاه کالیفرنیا، اقدام به ساخت دیافراگم حلقوی برای لنز دستگاه DTEM کرده اند که
نسبتِ پیش زمینه به سیگنال در تصاویر را تا ۳ برابر افزایش می دهد. با اعمال مد
تاریک تصویربرداری با این دیافراگم جدید، کنتراست دستگاه در تصاویر الکترونی پالسی
۱۵ نانوثانیه ای بهبود یافته، امکان تصویربرداری از ذرات ۳۰ نانومتری فراهم می شود.

با روش های دیگر مانند تصویربرداری پراش منسجم (با استفاده از اشعه ی ایکس منسجم)
یا In situ TEM، می توان از حرکت نانوکاتالیست ها تصویر مستقیم گرفت؛ اما رزولوشن
مناسبی ندارد. اما در این روش جدید مشکل رزولوشن حل شده؛ به طوری که می توان از آن
در موارد مختلف استفاده کرد. با توجه به این که این روش به دانشمندان امکان مشاهده
ی مستقیم رفتار سیستم های نانومقیاس را در بازه ی زمانی چند نانوثانیه فراهم می
کند، می توان از آن به عنوان ابزار قدرتمندی در جستجوی سیستم هایی استفاده کرد که
هسته ی فناوری های امروز یا فردا را تشکیل می دهند.

نتایج این پروژه در نشریه ی ChemPhysChem به چاپ رسیده است.