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    Utilisation de la microscopie électronique à quatre dimensions pour suivre la diffusion de nanoparticules dans un liquide

    Imagerie 4D de la diffusion de nanoparticules dans un liquide. Crédit :Xuewen Fu

    Une équipe de chercheurs de Caltech a développé un moyen de capturer sur film le mouvement de propulsion ultra-rapide des objets browniens, en particulier ceux à l'échelle nanométrique. Dans leur article publié sur le site en libre accès Avancées scientifiques , l'équipe décrit l'utilisation de techniques de microscopie électronique à quatre dimensions pour capturer des images en temps réel de nanoparticules d'or lorsqu'elles diffusent dans un liquide.

    On observe que de minuscules particules en suspension dans un liquide chaud se déplacent de manière apparemment aléatoire. Un tel mouvement a été noté par Robert Brown au début du 19ème siècle, un phénomène ainsi appelé mouvement brownien. À des époques plus récentes, les chercheurs se sont concentrés sur le mouvement brownien en ce qui concerne les particules encore plus petites, les micro et nano particules. Malheureusement, en raison des limitations technologiques, il était auparavant impossible de capturer l'action sur film-au lieu de cela, des chercheurs ont reconstitué des images fixes prises à l'aide d'un microscope électronique. Dans ce nouvel effort, les chercheurs rapportent une technique qu'ils ont développée pour surmonter ce problème, offrant une nouvelle façon d'étudier la diffusion de particules extrêmement minuscules.

    La nouvelle approche implique l'utilisation de la microscopie à quatre dimensions, ce qui implique d'utiliser à la fois des impulsions laser extrêmement rapides et la microscopie électronique à transmission - elle est basée, les chercheurs notent, sur un mécanisme de fonctionnement pompe-sonde. Le premier des deux lasers excite les particules, tandis que le second prend une photo de l'action - cela se produit si rapidement que les résultats peuvent être visualisés sous forme de vidéo.

    Dans leurs expériences, les chercheurs ont tiré une première impulsion sur des nanoparticules d'or, puis a déclenché une deuxième impulsion qui a capturé des images de minuscules bulles se formant près de la surface des nanoparticules et les excitant. Augmenter l'énergie de la première impulsion, l'équipe a noté, a entraîné la fusion de nombreuses petites bulles, provoquant différents types de mouvement par les nanoparticules. Les chercheurs suggèrent que leur technique pourrait être utilisée par d'autres chercheurs pour étudier les systèmes de dispersion, en particulier ceux qui sont hors d'équilibre. Cela pourrait aussi montrer la voie, peut-être, au développement de nanorobots alimentés par la lumière travaillant à l'intérieur de systèmes liquides.

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