Mokslininkai įsiskverbia į deimantą, kad ištirtų jo trūkumus

Zeitgeist: Judame Pirmyn (2011) (Liepa 2019).

Anonim

Tyrėjai giliai pažvelgia į deimantą, norėdami sužinoti, kaip atomų trombocitų defektai yra išdėstyti sunkiausiai natūralioje žmogaus žinomoje medžiagoje.

Tarptautinė mokslininkų grupė, įskaitant Wits universiteto mokslininką, išsamiai ištyrė deimantą, kad pamatytų, kaip atomų trombocitų defektai yra išdėstyti sunkiausiai natūralioje žmogaus žinomoje medžiagoje.

Naudodamiesi dviem procesais, ty transliuojančiosios elektroninės mikroskopijos ir elektronų energijos nuostolių spektroskopija, mokslininkai ištyrė erdvinį išdėstymą anglies ir azoto atomų, sudarančių defektų šerdį. Taip pat buvo nustatytas ryšys tarp atomų pobūdžio.

Kaip tuštumų ir intarpų, trombocitai yra žinomi kaip "defektai" ar deimantų trūkumai. Kur deimantų anglies atomai yra tolygiai periodiškai sutvarkyti, trombocitų defektas sutrikdo periodišką anglies atomų išdėstymą, dėl kurio atsiranda defektas, kuris atrodo kaip nedidelė tiesia linija per gintaro akmenį, kai imamasis elektroniniu mikroskopu išilgai tam tikros krypties deimanto kristalas.

Deimantų defektų pobūdžio tyrimai buvo atliekami daugelį dešimtmečių, tačiau proveržis atsirado, kai atominės spinduliuotės aberacija ištaisė perdavimo elektroninį mikroskopą "High Resolution Microscopy" centre Nelsono Mandela universitete, buvo naudojamas vaizduoti ir analizuoti trombocitus defektai. Mikroskopas buvo naudojamas nuskaitymo transmisinės elektroninės mikroskopijos (STEM) režimu, naudojant didelio kampo žiedinį tamsių laukų detektorių kartu su elektronų energijos nuostolių (EEL) spektro vaizdais, sako profesorius Mervin Naidoo iš Wits fizikos mokyklos. Straipsnyje apie komandos darbą, kuriame dalyvavo mokslininkai iš Nelsono Mandelos universiteto, Laisvės valstybinio universiteto, Oksfordo universiteto Didžiojoje Britanijoje ir Max Plancko instituto Vokietijoje, neseniai buvo paskelbta " Nature Materials" žurnale.

Plieno deimantiniai profiliai, skirti STEM analizei, buvo paruošti naudojant fokusuotą jonų pluoštą (FIB), kad pjaustytų pjūvius 5x10 mikronais, kurių storis būtų apie 20-50 nanometrų (nm yra milijarda metro). Tada sekcijos buvo tiriamos atominio spinduliavimo elektroniniu mikroskopu, pravažiuojant fokusuotą elektronų spinduliuotę su gerai apibrėžta energija per ploną deimantinį sekciją. Interferencijos modelis, kurį sudaro elektronų "bangos", praeina per ploną deimanto dalį, generuoja deimantų kristalo anglies atomų erdvinio išdėstymo vaizdą ir trombocitų defekto anglies ir azoto atomus. Atitinkami elektronų energijos nuostolių duomenys pateikia informaciją apie trombocitų cheminę sudėtį ir cheminių ryšių pobūdį tarp atomų.

"Suderinus šias nuotraukas su kitais, mes galėjome sukurti unikalų trombocitų vaizdą", - sako Naidoo.

Nors praeityje buvo pasiūlyta daugybė teorinių atominių atomų struktūros trombocitų modelių, dabartinis tyrimas buvo pirmasis, kuriame pavyko pavaizduoti tikslias trombocitų atomo pozicijas ir suderinti jį su vienu iš anksčiau pasiūlytų teorinių modelių.

Anglies atomai deimantoje yra išdėstyti periodiškai trimatėje grotelėje. Trombocitų defektas nutraukia periodišką atomų struktūrą, įvedant išplėsto planarinio defekto tipą, kuriame daugiausia yra anglies ir kai kurių azoto atomų. Trombocitų atomai išdėstyti zigzago tvarka sutrikusios poros išilgai defektų linijos.

"Deimantai yra pasiuntiniai iš gilios. Trombocitų defekto struktūros ir sudėties žinojimas gali mums parodyti, kaip į Žemę susidaro deimantai ir kokie procesai yra susiję su jų formavimu", - sako Naidoo. Kitaip tariant, dabartinės žinios dabar leidžia mokslininkams suformuluoti galimą taškų defektų sąveiką dinaminį modelį, kuris galiausiai sukūrė šią trombocitų struktūrą. "

Trombocitai taip pat gali būti gaminami sintetiniuose deimantuose, kurie leistų mokslininkams palyginti natūralių deimantų trombocitų pobūdį su jų sintetiniais kolegomis.

Šie rezultatai taip pat parodė, kad trombocitai nėra tik azoto atomų, tačiau tai parodė, kad trombocitai turi azoto, o trombocitų formavimo kinetika labiausiai tikėtina vaidina azoto atomus.

"Mes atskleidėme paslaptį. Atsižvelgdami į atominių spindulių elektronų atvaizdavimo metodus, mes atsakėme dėl atominių atominių išdėstymų trombocitų defektų deimantų klausimu." Šis tyrimas dabar atveria kitus įdomius tyrimo būdus ", - sako Naidoo. "Tai nėra istorijos pabaiga."

menu
menu