محققان با توسعه میکروسکوپ الکترونی چهار بعدی موفق به تصویربرداری از حرکت سیالات در مقیاس نانو شدند. این روش برای مطالعه فرآیندهای زیستی بسیار ایده‌آل است.
مشاهده جریان مایع در نانولوله‌ها با میکروسکوپ الکترونی چهاربعدی
در مقیاس نانو، اجسام ابعاد کوچکی دارند و میزان حرکت آن‌ها در چند میلیاردیوم ثانیه اتفاق می‌افتد؛ چیزی که چشمان ما توان مشاهده آن را در دنیای واقعی ندارد. بنابراین تصویربرداری این رویدادها کاری بسیار چالش برانگیز است.
محققان مؤسسه فناوری کالیفرنیا با استفاده از میکروسکوپ الکترونی چهاربعدی موفق به حل این مشکل دینامیک نانوسیالی شدند. این گروه تحقیقاتی به رهبری احمد زوائیل نشان دادند که چگونه می‌توان از ذره سرب گداخته شده درون نانولوله اکسید سرب به صورت زنده تصویربرداری کرد.
این میکروسکوپ چهار بعدی در مرکز زیست‌شناسی فیزیکی مؤسسه فناوری کالیفرنیا ارائه شده و هدف از توسعه آن، درک بهتر فیزیک بنیادی رفتارهای شیمیایی و زیستی مواد است. در این میکروسکوپ چهار بعدی، یک جریان ملایم از الکترون‌های بسیار سریع ماده را بمباران می‌کنند. هر پراش الکترونی می‌تواند یک جنبش منفرد را که در بازه فمتوثانیه رخ داده نشان دهد. این فریم‌های فمتوثانیه‌ای کنار هم قرار داده شده و در نهایت یک فیلم از جنبش نانومقیاس بدست می‌آید.
پژوهشگران این پروژه با استفاده از پالس‌های لیزر موفق به گداختن هسته سربی در نانولوله اکسید روی شدند. سپس با کمک میکروسکوپ الکترونی چهاربعدی موفق به تصویربرداری از حرکت سیال درون نانولوله شدند. این گروه تحقیقاتی اصطکاک بوجود آمده میان سیال و سطح نانولوله را نیز اندازه‌گیری کردند.
احمد زوائیل می‌گوید: «این مشاهدات بسیار مهم هستند زیرا رفتار سیال در مقیاس نانو را به تصویر می‌کشند و به ما کمک می‌کنند تا درک بهتری از انتقال سیال درون کانال‌های زیستی بدست آوریم.» زوائیل در سال ۱۹۹۹ برای توسعه شیمی فمتوثانیه موفق به دریافت جایزه نوبل شد. نتایج این پژوهش در قالب مقاله‌ای با عنوان Observing liquid flow in nanotubes by 4D electron microscopy در نشریه Science منتشر شده است.
