(PhysOrg.com) - Små katalysatormaterial kan delta i en mängd olika mycket snabba fysiska och kemiska processer som nu kan avslöjas mer exakt tack vare ett nytt bildläge för dynamiska transmissionselektronmikroskop (DTEM) som utvecklats av amerikanska forskare.
"Vår grupp har utvecklat ett mörkt fältbildläge för DTEM som möjliggör den högsta kombinerade rumsliga och tidsmässiga upplösningen av nanopartiklar som uppnåtts hittills", säger Daniel Masiel från University of California (Davis) och huvudförfattare till verket, som publicerades online i ChemPhysChem . Enligt Masiel, ringformigt mörkt fält DTEM (ADF-DTEM) kan, för första gången, möjliggöra direkt tidsupplöst observation av processer som nanotrådstillväxt, katalysatorförgiftning, och Ostwald mognar vid nanosekunders tidsskalor.
Ett DTEM är ett transmissionselektronmikroskop som har modifierats för att inkludera en laserdriven fotokatod som kan producera en enda intensiv puls av elektroner med en varaktighet på endast 15 ns. Även om instrumentet har potential att ge insikt i nanopartikelkatalysatordynamik genom att möjliggöra direkt avbildning med hög rumslig och tidsmässig upplösning, de begränsade signal-till-bakgrund-förhållanden som kan uppnås för spridda nanopartikelprover har gjort sådana studier svåra att utföra vid optimala upplösningar. För att övervinna dessa begränsningar, Masiel och medarbetare har tillverkat en ringformad objektivlinsöppning som gör att bilder kan erhållas med en tredubbling av signal-till-bakgrund-förhållandet. Detta ringformade mörkerfält-bildläge förbättrar kontrasten som kan uppnås i 15 ns-pulsade elektronbilder och gör det möjligt att observera partiklar så små som 30 nm i diameter (se bild:enkelskott pulserande mörkt fält DTEM-bild av små guldpartiklar spridda på en hålig kolfilm vid 15 ns tidsupplösning.)
Andra tekniker som koherent diffraktiv avbildning (med hjälp av koherenta röntgenstrålar) eller in situ TEM erbjuder direkt bilddata men till priset av antingen rumslig eller tidsmässig upplösning. Detta är inte fallet för ADF-DTEM, säger forskarna-och de är säkra på att den nya metoden kommer att hitta tillämpningar inom viktiga forskningsområden:"Genom att möjliggöra för vetenskapssamhället direkt experimentell inblick i beteendet hos nanometersystem i nanosekunders tidsintervall, ADF-DTEM lovar att ge ingenjörer och forskare en kraftfull metod för att utforska system som är kärnan i några av de mest avgörande energiteknologierna både idag och i morgon ", Masiel säger.
