Команда ученых их Японии успешно сняла одиночные молекулы в движении. Кадровая частота полученного видео – 1600 кадров в секунду, что в 100 раз быстрее, чем предыдущие подобные эксперименты, сообщает пресс-служба Токийского университета. Результаты исследования опубликованы в журнале Bulletin of the Chemical Society of Japan.
Если говорить о кино, то в этой сфере признан стандарт кадровой частоты (количество изображений, отображаемых каждую секунду) – 24 кадра в секунду. Когда видео захватывается с высокой частотой кадров, но отображается с более низкой частотой, то это плавное замедление движения, которое позволяет воспринимать недоступные детали.
Если говорить о науке, то в последнее десятилетие специальные микроскопы и камеры позволяли исследователям фиксировать события атомного масштаба со скоростью около 16 кадров в секунду. Но новая техника, созданная японскими учеными, увеличила частоту до 1600 кадров в секунду.
Исследователи смогли достичь этого, объединив мощный электронный микроскоп (transmission electron microscope, TEM) с высокочувствительной камерой и передовой обработкой изображений. Этот метод может помочь во многих областях наноразмерных исследований.
Команда использовали ТЕM, поскольку он способен видеть объекты размером менее одного ангстрема, или одной десятитысячной доли метра. К микроскопу они прикрепили устройство визуализации – камеру прямого обнаружения электронов. Эта камера очень чувствительна и может снимать с высокой частотой кадров. Однако даже при использовании этого мощного микроскопа и чувствительной камеры для получения изображений, подходящих для исследований, необходимо преодолеть одно огромное препятствие: шум (зернистость изображения).
Для съемки видео с высокой частотой кадра нужен датчик изображения с высокой чувствительностью, а большая чувствительность влечет за собой высокую степень визуального шума. Это неизбежный факт электронного инжиниринга, отмечают авторы исследования. Поэтому, чтобы удалить шум и добиться большей четкости, ученые использовали специальную технику обработки изображений.
Исследователи проверили свою установку, снимая вибрирующие углеродные нанотрубки, в которых находились молекулы фуллерена (C60), напоминающие граненые футбольные мячи, сделанные из атомов углерода. На изображении были зафиксированы некоторые механические свойства, никогда не встречавшиеся ранее на наноуровне. Оказалось, что колебательное движение молекулы С60 связано с колебанием «контейнера» из углеродных нанотрубок. То есть молекулы фуллерена движутся внутри нанотрубок примерно так же, как мелкая галька трясется в маракасах при движении инструмента. Это заметно только при высокой частоте кадров.
[Фото: CC-0]
