Ett team av forskare vid Caltech har utvecklat ett sätt att på film fånga den supersnabba framdrivningsrörelsen av bruna objekt, särskilt de på nanoskala. I sitt papper publicerat på open-access-webbplatsen Vetenskapliga framsteg , teamet beskriver att använda fyrdimensionella elektronmikroskopitekniker för att fånga bilder i realtid av guldnanopartiklar när de sprids i en vätska.

Små partiklar suspenderade i varm vätska observeras röra sig på ett till synes slumpmässigt sätt. Sådan rörelse noterades av Robert Brown i början av 1800 -talet, ett fenomen som kallas Brownian motion. På senare tid har forskare har fokuserat på brunisk rörelse när det gäller ännu mindre partiklar - mikro- och nanopartiklar. Tyvärr, på grund av tekniska begränsningar, det var tidigare omöjligt att fånga handlingen på film - istället forskare har sammanställt stillbilder tagna med ett elektronmikroskop. I denna nya insats, forskarna rapporterar om en teknik som de har utvecklat som övervinner detta problem, erbjuder ett nytt sätt att studera diffusion av extremt små partiklar.

Den nya metoden innebär användning av fyrdimensionell mikroskopi, vilket innebär att man använder både extremt snabba laserpulser och transmissionselektronmikroskopi - det är baserat, forskarna noterar, på en pump-sond arbetsmekanism. Den första av två lasrar exciterar partiklarna, medan den andra tar en bild av åtgärden - det händer så snabbt att resultaten kan ses som video.

I deras experiment, forskarna sköt en första puls mot guldnanopartiklar, sköt sedan en andra puls som fångade bilder av små bubblor som bildades nära ytan av nanopartiklarna och spände dem. Öka energin för den första pulsen, laget noterade, resulterade i att många av de små bubblorna slogs samman, orsakar olika typer av rörelser av nanopartiklarna. Forskarna föreslår att deras teknik kan användas av andra forskare för att studera spridningssystem, särskilt de som är ur jämvikt. Det kan också leda vägen, kanske, till utvecklingen av ljusdrivna nanoroboter som arbetar inuti flytande system.

© 2017 Phys.org