Британский супер-микроскоп на импульсном источнике нейтронов

      Комментарии к записи Британский супер-микроскоп на импульсном источнике нейтронов отключены

Британский супер-микроскоп на импульсном источнике нейтронов

Созданный экспертами лаборатории ядерной физики Rutherford Appleton Laboratory (Оксфордшир, Англия) прибор ISIS-2, обошедшийся в 200 млн. фунтов, разрешит видеть объекты в 10 тысяч раз уже людской волоса. Данный прибор применяет технику мюонной спектроскопии и рассеяния нейтронов для динамики и исследования структуры плотной материи в микроскопическом диапазоне от субатомного до макромолекулярного размеров.

Но что же это в действительности свидетельствует? Если вы физик, которого интересует, как ведет себя невидимое никому вещество, то ISIS даст вам возможность за ним пронаблюдать. А если вы инженер, пробующий перевоплотить в действительность идею автомобиля на водороде, то ISIS – ваша чудесная палочка.

ISIS-2 видит объекты в 10 тысяч раз уже людской волоса

Желаете заметить, как пауки плетут паутину прочнее стали? Либо посмотреть в легкие новорожденного в момент его первого вдоха? ISIS осуществит ваши жажды – кроме того в случае если у вас их больше трех.

Сейчас, в то время, когда в воздействие запущен ISIS-2, на новой машине возможно вести в один момент до 40 научных опытов. Неудивительно, что на презентацию прибора, которая состоится в лаборатории Резерфорда-Эпплтона в научном центре Харвелл (Harwell Science and Innovation Campus), слетятся ученые со всего мира.

Их интересы простираются от масштабов Вселенной и самых чёрных уголков квантовой механики до самых обыденных товаров на полке ближайшего супермаркета. Вместе c теоретиками, пробующими найти «неуловимую» частицу бозон, стоят голландские ученые, исследующие особенности сыра. И те, и другие применяют рассеивание нейтронов как инструмент для изучения собственных веществ на атомарном уровне – размещение в пространстве относительно друг друга и силы взаимодействия между отдельными атомами.

«В действительности, речь заходит о огромной фотокамере», – растолковывает директор ISIS Эндрю Тейлор. «Проделаем несложной опыт», – продолжает он. «Заберите простую шариковую ручку и согните ее. Что вы видите? Одна сторона растягивается, а вторая сжимается – другими словами, расстояние между атомами возрастает либо уменьшается.

Сейчас представьте себе, что вы делаете то же самое не с авторучкой, а с лопаткой турбины авиадвигателя Роллс-Ройс, причем делаете это при огромных механических и температурных нагрузках. ISIS разрешает измерять эти нагрузки и видеть, как они меняют расстояние между каждым раздельно забранным атомом в турбине. И вы не просто делаете снимок – вы имеете возможность проследить, как объект изменяется с трансформацией времени, температуры либо любых вторых переменных размеров.

Вы отправляете не просто открытку, а целый видеорепортаж», – завершает собственный рассказ ученый.

Строительство нового аппарата обошлось в 200 млн. фунтов

Прибор первого поколения – ISIS-1 – превзошел все ожидания по окончании того, как вступил в строй в 1984 году. Он дал ответ на фундаментальные вопросы – о магнетизме на ядерном уровне, о особенностях так называемых «фуллеренов» – синтетических молекул углерода, которых в свое время назвали величайшей надеждой нанотехнологии. Одновременно с этим он помог в ответе неприятностей повседневной судьбе – поиске обстоятельств ЖД трагедий, либо экономичных дорог смягчения текстильных тканей.

Прибор второго поколения открывает перед учеными новые горизонты – сжатие материи, биомолекулярные разработки, создание новых материалов. В 90-е годы стало ясно, что существует множество научных неприятностей, решить каковые посредством ISIS-1 нереально. Ученые желали изучить полимеры и поверхностно-активные вещества – объекты, размеры которых не превышают пара десятых ангстрема.

Более большие молекулы нуждаются в нейтронах, каковые соответствуют их структуре – нейтроны с большей длиной волны. Станция нового поколения предоставляет эти решения.

В каждом отсеке новой станции размещается собственный экспериментальный прибор для отображения вещества. Нейтроны, как шарики, выстреливают по объекту, отражаются от атомов в и рассыпаются по детектору. Фиксируя углы отражения, ученые смогут выстроить ядерную структуру материала примера без того, дабы вскрывать ее и забираться вглубь.

Это крыло Авиалайнера – пример применения ISIS в повседневной судьбе

И в случае если другие технологии микроскопии большого разрешения разрешают посмотреть только на поверхность материала, то ISIS способен представить картину его строения в разрезе, в естественном состоянии. Заберите, скажем, простую кружку пива. Чтобы понять, как отдельные молекулы спирта взаимодействуют с молекулами воды, следить за ними необходимо как раз в водной среде.

черви и Пауки-шелкопряды ткут собственные ткани из жидкого сырья – получающееся в следствии волокно оказывается намного прочнее чем все, что до тех пор пока удается синтезиролвать ученым. Как им это удается? Ученые из лаборатории шелка в Оксфорде применяли ISIS-1 для измерения особенностей жидкого сырья натурального шелка.

ISIS-2 способен проводить кроме того более замечательные опыты, благодаря которым исследователи обучились сохранять и воспроизводить рецепт изготовления шелка. А на глобальном уровне новая станция разрешит ISIS удачно соперничать с другими лабораториями по изучению нейтронов. В их числе – французский университет ILL в Гренобле, что в качестве источника нейтронов применяет неизменно действующий ядерный реактор, и источник нейтронов Spallation в городе Оук Ридж (Oak Ridge) в американском штате Теннесси, что основывается на технологии ISIS.

ISIS оказывает помощь разгадать тайную создания паутины

Что же особого в рассеивании нейтронов? В итоге, имеется и другие типы супермощных микроскопов. Один из них расположен в близи с ISIS.

Синхротрон Diamond в качестве источника света применяет сверхточно направленное рентген-излучение, которое попадает глубоко в структуру материалов и вещества. Но ISIS может делать вещи, на каковые Diamond не может.

«Мы видим материю совсем в противном случае», – растолковывает Эндрю Тейлор. «Нейтроны видят ядро атома. А рентген видит лишь электроны. А это указывает, что нейтроны видят атомы водорода, а рентген нет.

К примеру, урановые гибриды: уран имеет 92 электрона, а водород – лишь один. Рентгеновские лучи понятия не имеют, где отыскать водород. Но нейтроны видят ядро и водород урана при той же степени повышения», – говорит ученый.

Неудивительно, что инженеры-автомобилестроители, стремящиеся отыскать метод хранения водорода, трудятся с ISIS.

Евгений Биргер

Размещено в NanoWeek,

  • Прошлая статья: Наночастицы дома – больше по количеству и меньших размеров
  • Следующая статья: Наночастицы серебра содействуют прогрессу в конструкции «жидких зеркал»

PaiRui Power — Импульсные источники питания серии NS/NF


Интересные записи на сайте:

Подобранные по важим запросам, статьи по теме: