Connect with us

Horoscopo

Los investigadores ven los átomos con una resolución récord

Published

on

Esta imagen muestra una reconstrucción pticográfica electrónica de un cristal de ortoscandato de praseodimio (PrScO3), ampliado 100 millones de veces. Crédito: Universidad de Cornell

En 2018, los investigadores de Cornell construyeron un detector de alta potencia que, combinado con un proceso basado en algoritmos llamado pticografía, define un récord del mundo triplicando la resolución de un microscopio electrónico de última generación.


Tan exitoso como fue, este enfoque tenía una debilidad. Solo funcionó con muestras ultrafinas que eran pocas en número. átomos espeso. Cualquier cosa más gruesa haría que los electrones se dispersaran de una manera que no se podría desenredar.

Hoy, un equipo, nuevamente dirigido por David Muller, profesor de ingeniería Samuel B. Eckert, rompió su propio récord por un factor de dos con un detector de matriz de píxeles de microscopio electrónico (EMPAD) que incorpora algoritmos de técnicas de reconstrucción 3D aún más sofisticadas.

La resolución es tan fina que lo único borroso que queda es el temblor térmico de los propios átomos.

El artículo del grupo, «La pticografía electrónica alcanza los límites de resolución atómica establecidos por las vibraciones reticulares», publicado el 20 de mayo en La ciencia. El autor principal del artículo es el investigador postdoctoral Zhen Chen.

“No solo establece un nuevo récord”, dijo Muller. «Ha alcanzado una velocidad que en realidad va a ser un límite máximo para la resolución. Ahora podemos averiguar dónde están los átomos de una manera muy simple. Abre un montón de nuevas posibilidades para medir las cosas que queríamos. problema permanente – la cancelación de la dispersión de haces múltiples en la muestra, que Hans Bethe introdujo en 1928 – que nos ha impedido hacerlo en el pasado «.

La pticografía funciona escaneando patrones de difusión superpuestos de una muestra de material y buscando cambios en la región de superposición.

“Estamos buscando patrones de motas que se parezcan mucho a esos patrones de puntero láser que también fascinan a los gatos”, dijo Muller. «Al ver cómo cambia el patrón, podemos calcular la forma del objeto que causó el patrón».

El detector está ligeramente desenfocado, atascar el rayo, con el fin de capturar la mayor variedad de datos posible. Luego, estos datos se reconstruyen utilizando algoritmos complejos, lo que proporciona una imagen ultraprecisa con precisión de picómetro (una billonésima de metro).

“Con estos nuevos algoritmos, ahora podemos corregir todo el desenfoque en nuestro microscopio hasta el punto de que el factor de desenfoque más grande que nos queda es el bamboleo de los átomos, porque eso es lo que les sucede a los átomos, átomos a una temperatura finita. —Dijo Muller. «Cuando hablamos de temperatura, lo que en realidad estamos midiendo es la velocidad media de las vibraciones de los átomos».

Los investigadores quizás podrían volver a batir su récord utilizando un material compuesto por átomos más pesados, que oscilan menos, o enfriando la muestra. Pero incluso a temperatura cero, los átomos todavía tienen fluctuaciones cuánticas, por lo que la mejora no sería muy grande.

Esta última forma de pticografía electrónica permitirá a los científicos localizar átomos individuales en tres dimensiones cuando, de otro modo, podrían estar ocultos mediante otros métodos de obtención de imágenes. Los investigadores también podrán encontrar átomos de suciedad en configuraciones inusuales y visualizarlos con sus vibraciones, uno a la vez. Esto podría ser particularmente útil para obtener imágenes de semiconductores, catalizadores y materiales cuánticos, incluidos los que se utilizan en la computación cuántica, así como para analizar átomos en los límites donde se unen los materiales.

El método de obtención de imágenes también podría aplicarse a células o tejidos biológicos gruesos, o incluso a conexiones de sinapsis en el cerebro, lo que Muller llama “conectómica a pedido”.

Aunque el método requiere mucho tiempo y requiere computación, podría hacerse más eficiente con computadoras más potentes junto con el aprendizaje automático y detectores más rápidos.

«Queremos aplicar eso a todo lo que hacemos», dijo Muller, quien codirige el Instituto Kavli en Cornell para la ciencia a nanoescala y copreside el grupo de trabajo de ciencia e ingeniería de microsistemas a nanoescala (NEXT Nano), que es parte de La iniciativa de colaboración radical de Cornell. . “Hasta ahora todos hemos usado anteojos realmente malos. Y ahora tenemos un par realmente bueno. ¿Por qué no querría quitarse los anteojos viejos, ponerse los nuevos y usarlos todo el tiempo? »


El detector de microscopio electrónico alcanza una resolución récord


Más información:
La pticografía electrónica alcanza los límites de resolución atómica establecidos por las vibraciones de la red. La ciencia, 21 de mayo de 2021: DOI: 10.1126 / science.abg2533

Proporcionado por
Universidad de Cornell

Cita: Los investigadores ven átomos con una resolución récord (2021, 21 de mayo) recuperado el 21 de mayo de 2021 de https://phys.org/news/2021-05-atoms-resolution.html

Este documento está sujeto a derechos de autor. Aparte del uso legítimo para fines de estudio o investigación privados, no se puede reproducir ninguna parte sin permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente a título informativo.

READ  Love and Thunder tiene cabras espaciales

Experiencia en periódicos nacionales y periódicos medianos, prensa local, periódicos estudiantiles, revistas especializadas, sitios web y blogs.

Continue Reading
Click to comment

Leave a Reply

Tu dirección de correo electrónico no será publicada. Los campos obligatorios están marcados con *

Horoscopo

Los astronautas despegarán desde Cabo Cañaveral en su primer vuelo espacial tripulado en casi 56 años.

Published

on

Los astronautas despegarán desde Cabo Cañaveral en su primer vuelo espacial tripulado en casi 56 años.

TAMPA, Fla. (WFLA) – Por primera vez en más de medio siglo, los astronautas despegarán de la estación espacial en Cabo Cañaveral, Florida, la próxima semana.

Si todo va según lo planeado, la nave espacial Boeing Starliner en un cohete Atlas V se lanzará desde Cabo Cañaveral, lo que será la primera vez que humanos despeguen desde la estación espacial en casi 56 años.

La última vez que se lanzó un ser humano al espacio desde Ciudad del Cabo fue a bordo del Apolo 7 en 1968.

Los dos astronautas de la NASA asignados al primer vuelo espacial tripulado de Boeing, Butch Wilmore y Suni Williams, llegaron a su sitio de lanzamiento la semana pasada, poco más de una semana antes de su despegue programado para el 6 de mayo.

Wilmore y Williams volaron desde Houston al Centro Espacial Kennedy el 25 de abril y servirán como pilotos de pruebas para la cápsula Starliner de Boeing, que hace su debut con tripulación después de años de retrasos.

El Starliner, que despegará el viernes sobre un cohete Atlas, volará a la Estación Espacial Internacional para un crucero de prueba de una semana. Boeing está tratando de alcanzar a SpaceX, que lanza astronautas para la NASA desde 2020.

En los dos vuelos de prueba anteriores del Starliner de Boeing no había nadie a bordo. El primero, en 2019, no he aprobado a la estación espacial debido a problemas de software y otros. boeing repetí la demostración en 2022. Más recientemente, la cápsula era presa por problemas con los paracaídas y cinta inflamable que hubo que retirar.

READ  Los astronautas chinos realizan una segunda caminata espacial fuera de la estación espacial planeada

Wilmore enfatizó que se trataba de un vuelo de prueba destinado a descubrir todo lo que estaba mal.

“¿Esperamos que esto salga perfecto? Este es el primer vuelo humano de la nave espacial”, dijo a los periodistas. «Estoy seguro de que descubriremos cosas». Por eso hacemos esto.

La NASA contrató a SpaceX y Boeing hace una década, pagándoles miles de millones de dólares para transportar astronautas hacia y desde la estación espacial. La agencia espacial todavía quiere tener dos cápsulas para sus astronautas, incluso si la estación espacial cerrará en 2030.

«Es de vital importancia», señaló Wilmore.

Wilmore y Williams serán los primeros astronautas en viajar en un cohete Atlas desde el Proyecto Mercurio de la NASA a principios de los años 1960.

La Prensa Asociada contribuyó a este informe.

Continue Reading

Horoscopo

El sol arde cerca de una erupción solar de Clase X: la llamarada M9,5 provoca cortes de radio en todo el Pacífico (vídeo)

Published

on

El sol arde cerca de una erupción solar de Clase X: la llamarada M9,5 provoca cortes de radio en todo el Pacífico (vídeo)

Anoche (30 de abril), el sol desató una llamarada solar extremadamente poderosa, provocando cortes de radio generalizados en toda la región del Pacífico. La erupción alcanzó su punto máximo a las 19:46 EDT (23:46 GMT) y terminó poco después a las 19:58 EDT (23:58 GMT).

Erupciones solares son erupciones de el solque emiten intensas ráfagas de radiación electromagnética. Se crean cuando la energía magnética se acumula en la atmósfera solar y se libera. Las erupciones solares se clasifican por tamaño en grupos de letras, siendo la clase X la más potente. Luego están las bengalas de Clase M que son 10 veces más débiles que las bengalas de Clase X, seguidas por las bengalas de Clase C que son 10 veces más débiles que las bengalas de Clase M, las bengalas de Clase B son 10 veces más débiles que las bengalas de Clase C y finalmente, las bengalas de Clase A que son 10 veces más débiles que las bengalas de Clase B y tienen sin consecuencias notables en la Tierra.

Continue Reading

Horoscopo

Los científicos miden por primera vez los rayos X emitidos por rayos ascendentes particularmente peligrosos: ScienceAlert

Published

on

Los científicos miden por primera vez los rayos X emitidos por rayos ascendentes particularmente peligrosos: ScienceAlert

La forma en que pensamos sobre los rayos tiende a ser algo direccional. Desciende del cielo en nítidos chorros eléctricos, el símbolo mismo del poder de la tormenta.

Pero no siempre caen rayos, y los científicos acaban de realizar una primera medición que puede ayudarnos a comprender cómo se forma esta poderosa fuerza de la naturaleza.

En cierto tipo de rayo que cae hacia el cielo, llamado rayo positivo ascendente, un equipo dirigido por el astrofísico Toma Oregel-Chaumont del Instituto Federal Suizo de Tecnología (EPFL) detectó y midió directamente la emisión de rayos x.

Los relámpagos positivos ascendentes son un tipo de relámpagos que comienzan con líderes cargados negativamente en un punto de gran altitud y se elevan gradualmente hacia el cielo para conectarse con una nube de tormenta antes de transferir una carga positiva al suelo. Y la detección de rayos X podría ayudar a mitigar los daños causados ​​por los rayos en todo el mundo.

«A nivel del mar, los rayos ascendentes son raros, pero podrían convertirse en el tipo dominante en altitudes elevadas». Oregel-Chaumont dice. «También pueden ser más dañinos porque durante un destello ascendente, el rayo permanece en contacto con una estructura por más tiempo que durante un destello descendente, dándole más tiempo para transferir la carga eléctrica».

Los rayos X son un conocido acompañamiento de los rayos. Los detectamos en destellos descendentes, de nube a tierra, y en destellos provocados por llamaradas, ambos durante la fase descendente negativa del aguijón líder. Y esto se detectó en la fase pico de relámpagos negativos ascendentes.

Pero según Oregel-Chaumont y su equipo, la detección de rayos X en la fase máxima de cuatro destellos positivos ascendentes que se originan en la Torre Säntis en Suiza es una nueva herramienta para comprender los rayos.

READ  Hotel con temática espacial abre cerca del Centro Espacial Kennedy

«El mecanismo real por el cual los rayos se inician y propagan sigue siendo un misterio». ellos explican. «La observación de destellos ascendentes desde grandes estructuras como la Torre Säntis permite correlacionar las mediciones de rayos X con otras cantidades medidas simultáneamente, como observaciones por vídeo de alta velocidad y corrientes eléctricas».

Torre Santis en los Alpes de Appenzell. (EPFL)

La Torre Säntis tiene una ubicación privilegiada para el estudio de los rayos. Diseñada y utilizada como torre de telecomunicaciones y estación de monitoreo meteorológico, la estructura de 124 metros de altura (407 pies) se encuentra en la cima del Monte Säntis de 2.502 metros (8.209 pies) en los Alpes de Appenzell.

Sobresaliendo como un dedo en el cielo, es un objetivo principal para los rayos; de hecho, rayos de electricidad lo alcanzan unas 100 veces al año.

Debido a que es tan alto y tiene una vista clara desde las montañas cercanas, es un lugar excelente para registrar y analizar el comportamiento de los rayos. Los investigadores capturaron sus cuatro destellos ascendentes utilizando cámaras de alta velocidad; Incluso se grabó un destello a una impresionante velocidad de 24.000 fotogramas por segundo.

Estas cámaras permitieron a los investigadores diferenciar entre destellos ascendentes positivos que emiten rayos X y aquellos que no. La emisión de rayos X es muy breve, desaparece en el primer milisegundo después de la formación del líder y se correlaciona con cambios muy rápidos en el campo eléctrico, así como con la velocidad a la que cambia la corriente.

Según los investigadores, esto tiene implicaciones para mitigar el alcance de la destrucción causada por los rayos en las estructuras humanas.

READ  El telescopio James Webb de la NASA completa el despliegue espacial final: NPR

“Como físico, me gusta poder entender la teoría detrás de las observaciones, pero esta información también es importante para entender los rayos desde una perspectiva técnica” Oregel-Chaumont dice.

«Cada vez más estructuras de gran altitud, como turbinas eólicas y aviones, se construyen con materiales compuestos. Estos son menos conductores que metales como el aluminio, por lo que se calientan más, lo que los hace vulnerables a los daños causados ​​por los rayos dirigidos hacia arriba».

La investigación del equipo fue publicada en Informes científicos.

Continue Reading

Trending