Kutsumme sinut arvioimaan Royal Photography Societyn "Vuoden valokuvaajaksi" tittelin hakeneiden finalistien kuvia. Voittaja julkistetaan 7. lokakuuta, ja parhaiden teosten näyttely pidetään 7. lokakuuta - 5. tammikuuta Science Museumissa Lontoossa.

Painos PM

Saippuakuplarakenne, Kim Cox

Saippuakuplat optimoivat tilan sisällään ja minimoivat pinta-alansa tietylle ilmamäärälle. Tämä tekee niistä hyödyllisen tutkimuskohteen monilla aloilla, erityisesti materiaalitieteen alalla. Kuplien seinämät näyttävät valuvan alas painovoiman vaikutuksesta: ne ovat ylhäältä ohuita ja alhaalta paksuja.

Yasmine Crawfordin "Marking on Oxygen Molecules".

Kuva on osa kirjailijan viimeisintä suurprojektia valokuvauksen maisterin tutkintoon Falmouthin yliopistossa, jossa keskityttiin myalgiseen enkefalomyeliittiin. Crawford sanoo luovansa kuvia, jotka yhdistävät meidät moniselitteiseen ja tuntemattomaan.

"Ikuisuuden rauha", kirjailija Jevgeni Samuchenko

Kuva on otettu Himalajalla Gosaikunda-järvellä 4400 metrin korkeudessa. Linnunrata on galaksi, johon kuuluu aurinkokuntamme: epämääräinen valojuova yötaivaalla.

David Spearsin "Confused Flour Beetle".

Tämä pieni tuhokuoriainen saastuttaa viljat ja jauhotuotteet. Kuva on otettu pyyhkäisyelektronimikroskoopilla ja väritetty sitten Photoshopissa.

Dave Watsonin Pohjois-Amerikan sumu

Pohjois-Amerikan sumu NGC7000 on säteilysumu Cygnuksen tähdistössä. Sumun muoto muistuttaa Pohjois-Amerikan muotoa - voit nähdä jopa Meksikonlahden.

Victor Sikoran polttarikuoriainen

Valokuvaaja käytti valomikroskopiaa viisinkertaisella suurennuksella.

Lovell-teleskooppi Marge Bradshaw

"Olen kiehtonut Jodrell Bankin Lovell-teleskooppia siitä lähtien, kun näin sen koulumatkalla", sanoo Bradshaw. Hän halusi ottaa yksityiskohtaisempia kuvia näyttääkseen kulumisestaan.

Mary Ann Chiltonin "Jellyfish Upside Down".

Uimisen sijaan tämä laji viettää aikaansa sykkien vedessä. Meduusoiden väri on seurausta levien syömisestä.

Yhdysvaltalaiset fyysikot onnistuivat vangitsemaan yksittäisiä atomeja valokuvaan ennätysresoluutiolla, kertoo Day.Az Vesti.ru:hun viitaten.

Yhdysvaltalaisen Cornellin yliopiston tutkijat onnistuivat vangitsemaan yksittäisiä atomeja valokuvaan ennätysresoluutiolla, joka oli alle puolen angströmin (0,39 Å). Aiempien valokuvien resoluutio oli puolet - 0,98 Å.

Tehokkaita atomeja näkeviä elektronimikroskooppeja on ollut olemassa puoli vuosisataa, mutta niiden resoluutiota rajoittaa näkyvän valon pitkä aallonpituus, joka on suurempi kuin keskimääräisen atomin halkaisija.

Siksi tutkijat käyttävät eräänlaista linssien analogia, jotka tarkentavat ja suurentavat kuvaa elektronimikroskopeissa - ne ovat magneettikenttä. Kuitenkin magneettikentän vaihtelut vääristävät tulosta. Vääristymien poistamiseksi käytetään lisälaitteita, jotka korjaavat magneettikenttää, mutta lisäävät samalla elektronimikroskoopin suunnittelun monimutkaisuutta.

Aiemmin Cornellin yliopiston fyysikot kehittivät Electron Microscope Pixel Array Detectorin (EMPAD), joka korvaa monimutkaisen generaattorijärjestelmän, joka fokusoi saapuvat elektronit yhdellä pienellä 128 x 128 pikselin ryhmällä, joka on herkkä yksittäisille elektroneille. Jokainen pikseli rekisteröi elektronin heijastuskulman; Tietäen sen, tutkijat ptyikografiatekniikkaa käyttävät rekonstruoivat elektronien ominaisuudet, mukaan lukien sen pisteen koordinaatit, josta ne vapautettiin.

Atomit korkeimmalla resoluutiolla

David A. Muller et ai. Luonto, 2018.

Kesällä 2018 fyysikot päättivät parantaa saatujen kuvien laatua toistaiseksi ennätykselliseen resoluutioon. Tutkijat kiinnittivät 2D-materiaalilevyn - molybdeenisulfidi MoS2 - liikkuvaan säteeseen ja vapauttivat elektronisäteitä kääntämällä säteen eri kulmissa elektronilähteeseen nähden. Käyttämällä EMPADia ja ptyikografiaa tutkijat määrittelivät yksittäisten molybdeeniatomien väliset etäisyydet ja saivat kuvan, jonka ennätysresoluutio oli 0,39 Å.

"Itse asiassa olemme luoneet maailman pienimmän viivaimen", selittää Sol Gruner (Sol Gruner), yksi kokeen tekijöistä. Tuloksena olevasta kuvasta oli mahdollista nähdä rikkiatomeja ennätysresoluutiolla 0,39 Å. Lisäksi onnistuimme jopa näkemään paikan, josta yksi tällainen atomi puuttuu (merkitty nuolella).

Rikkiatomit ennätysresoluutiolla

Tähän asti tiedemiehet ovat voineet olettaa vain molekyylirakenteiden olemassaolon. Nykyään atomivoimamikroskopian avulla molekyylin (26 hiiliatomia ja 14 vetyatomia) yhdistävät yksittäiset atomisidokset (kukin muutaman kymmenen miljoonan millimetrin pituiset) voidaan nähdä varsin selvästi.

Aluksi ryhmä halusi työskennellä grafeenista valmistettujen rakenteiden kanssa, yksikerroksisesta materiaalista, jossa hiiliatomit on järjestetty kuusikulmioiksi. Muodostaen hiilen kennoja, atomit järjestyvät uudelleen lineaarisesta ketjusta kuusikulmioiksi; tämä reaktio voi tuottaa useita erilaisia ​​molekyylejä.

Felix Fischer, kemisti Kalifornian yliopistosta Berkeleyssä, ja hänen kollegansa halusivat visualisoida molekyylit varmistaakseen, että he ymmärsivät sen oikein.

Rengastettu, hiiltä sisältävä molekyyli, joka on esitetty ennen ja jälkeen uudelleenjärjestelyn kahdella yleisimmällä reaktiotuotteella yli 90 celsiusasteen lämpötiloissa. Koko: 3 angströmiä tai kolmesta kymmeneen miljardisosaa metristä.

Grafeenin reseptin dokumentoimiseksi Fisher tarvitsi tehokkaan kuvantamislaitteen ja kääntyi Kalifornian yliopiston laboratorion Michael Crommien atomivoimamikroskoopin puoleen.

Kosketukseton atomivoimamikroskopia (NC-AFM) käyttää erittäin ohutta ja herkkää anturia tunnistamaan molekyylien tuottaman sähkövoiman. Kärki liikkuu lähellä molekyylin pintaa, jolloin eri varaukset poikkeavat siitä, mikä luo kuvan atomien liikkumisesta.

Kosketuksettoman atomivoimamikroskoopin yhden atomin kärki "koettelee" pintaa terävällä neulalla. Neula liikkuu tutkittavan kohteen pintaa pitkin, aivan kuten fonografin neula kulkee levyn urien läpi. Atomien lisäksi on mahdollista "tutkailla" atomisidoksia

Joten tiimi onnistui paitsi visualisoimaan hiiliatomeja, myös niiden välisiä sidoksia, jotka yhteiset elektronit ovat luoneet. He asettivat hiilirengasrakenteet hopealevylle ja lämmittivät sitä molekyylin järjestämiseksi uudelleen. Jäähdytetyt reaktiotuotteet sisälsivät kolme odottamatonta tuotetta ja vain yhden tutkijoiden odottaman molekyylin.

H2O-vesimolekyyli koostuu yhdestä happiatomista, joka on sitoutunut kovalenttisesti kahteen vetyatomiin.

Vesimolekyylissä päähenkilö on happiatomi.

Koska vetyatomit hylkivät toisiaan huomattavasti, vety-happi kemiallisten sidosten (atomien ytimiä yhdistävien viivojen) välinen kulma ei ole suora (90 °), mutta hieman enemmän - 104,5 °.

Vesimolekyylin kemialliset sidokset ovat polaarisia, koska happi vetää negatiivisesti varautuneita elektroneja itseään kohti ja vety positiivisesti varautuneita elektroneja. Tämän seurauksena ylimääräinen negatiivinen varaus kerääntyy lähelle happiatomia ja positiivinen varaus lähelle vetyatomeja.

Siksi koko vesimolekyyli on dipoli, eli molekyyli, jossa on kaksi vastakkaista napaa. Vesimolekyylin dipolirakenne määrää suurelta osin sen epätavalliset ominaisuudet.

Vesimolekyyli on diamagneetti.

Jos yhdistät positiivisten ja negatiivisten varausten keskukset suorilla viivoilla, saat kolmiulotteisen geometrisen hahmon - tetraedrin. Tämä on itse vesimolekyylin rakenne.

Kun vesimolekyylin tila muuttuu, sivujen pituus ja niiden välinen kulma muuttuvat tetraedrissä.

Esimerkiksi jos vesimolekyyli on höyrytilassa, niin sen sivujen muodostama kulma on 104°27". Vesitilassa kulma on 105°03". Ja jäätilassa kulma on 109,5°.

Vesimolekyylin geometria ja mitat eri tiloihin
a - höyrytilalle
b - alimmalle tärinätasolle
c - tasolle, joka on lähellä jääkiteen muodostumista, kun vesimolekyylin geometria vastaa kahden egyptiläisen kolmion geometriaa, joiden kuvasuhde on 3:4:5
d - jään tilalle.

Jos jaamme nämä kulmat puoliksi, saamme kulmat:
104°27": 2 = 52°13",
105°03": 2 = 52°31",
106°16": 2 = 53°08",
109,5°: 2 = 54°32".

Tämä tarkoittaa, että veden ja jään molekyylin geometristen kuvioiden joukossa on kuuluisa egyptiläinen kolmio, joka perustuu kultaiseen leikkaukseen - sivujen pituudet ovat suhteessa 3:4:5 kulmaan 53 ° 08 ".

Vesimolekyyli saa kultaisen leikkauksen rakenteen matkalla, kun vesi muuttuu jääksi ja päinvastoin jään sulaessa. Ilmeisesti sulavettä arvostetaan tähän tilaan, kun sen rakenne rakenteessa on kultaisen leikkauksen mittasuhteet.

Nyt käy selväksi, että kuuluisa egyptiläinen kolmio, jonka kuvasuhde on 3:4:5, on "otettu" yhdestä vesimolekyylin tilasta. Vesimolekyylin saman geometrian muodostavat kaksi egyptiläistä suorakulmaista kolmiota, joiden yhteinen jalka on 3.

Vesimolekyyli, joka perustuu kultaisen leikkauksen suhteeseen, on fyysinen ilmentymä jumalallisesta luonnosta, joka on mukana elämän luomisessa. Siksi maallinen luonto sisältää harmonian, joka on luontainen koko kosmokselle.

Ja niin muinaiset egyptiläiset jumalallistivat numerot 3, 4, 5, ja itse kolmiota pidettiin pyhänä ja yritti asettaa sen ominaisuudet, sen harmonian mihin tahansa rakenteeseen, taloihin, pyramideihin ja jopa peltojen merkintään. Muuten, myös ukrainalaisia ​​majoja rakennettiin kultaisen leikkauksen avulla.

Avaruudessa vesimolekyyli vie tietyn tilavuuden ja on peitetty elektronikuorella verhon muodossa. Jos kuvittelemme näkymän molekyylin hypoteettisesta mallista tasossa, se näyttää perhosen siiviltä, ​​kuin X-muotoinen kromosomi, johon elävän olennon elämänohjelma on tallennettu. Ja tämä on suuntaa-antava tosiasia, että vesi itsessään on välttämätön osa kaikkea elävää.

Jos kuvittelemme tilavuuden vesimolekyylin hypoteettisen mallin, se välittää kolmion muotoisen pyramidin muodon, jossa on 4 pintaa ja jokaisella pinnalla on 3 reunaa. Geometriassa kolmion muotoista pyramidia kutsutaan tetraedriksi. Tällainen rakenne on ominaista kiteille.

Siten vesimolekyyli muodostaa vahvan kulmarakenteen, jonka se säilyttää myös ollessaan höyrytilassa, jääksi siirtymisen partaalla ja jääksi muuttuessaan.

Jos vesimolekyylin "luuranko" on niin vakaa, niin sen energia "pyramidi" - tetraedri on myös horjumaton.

Tällaiset vesimolekyylin rakenteelliset ominaisuudet erilaisissa olosuhteissa selittyvät vahvoilla sidoksilla kahden vetyatomin ja yhden happiatomin välillä. Tämä sidos on noin 25 kertaa vahvempi kuin vierekkäisten vesimolekyylien välinen sidos. Siksi on helpompi erottaa vesimolekyyli toisesta esimerkiksi kuumennettaessa kuin tuhota itse vesimolekyyli.

Orientaatio-, induktio-, dispersiovuorovaikutusten (van der Waalsin voimat) ja naapurimolekyylien vety- ja happiatomien välisten vetysidosten ansiosta vesimolekyylit voivat muodostua satunnaisina assosiaatioina, ts. joilla ei ole järjestettyä rakennetta, ja klusterit ovat osakkaita, joilla on tietty rakenne.

Tilastojen mukaan tavallisessa vedessä on satunnaisia ​​sidosryhmiä - 60% (rakentunut vesi) ja klustereita - 40% (strukturoitu vesi).

Venäläisen tiedemiehen S. V. Zeninin tekemän tutkimuksen tuloksena löydettiin vakaat pitkäikäiset vesiklusterit.

Zenin havaitsi, että vesimolekyylit muodostavat aluksi dodekaedrin. Neljä toisiinsa liittyvää dodekaedria muodostavat veden päärakenneosan - klusterin, joka koostuu 57 vesimolekyylistä.

Ryhmässä dodekaedreilla on yhteiset pinnat ja niiden keskukset muodostavat säännöllisen tetraedrin. Tämä on vesimolekyylien massayhdiste, mukaan lukien heksameerit, jolla on positiivisia ja negatiivisia napoja.

Vetysillat mahdollistavat vesimolekyylien yhdistymisen monin eri tavoin. Tästä johtuen vedessä havaitaan ääretön valikoima klustereita.

Klusterit voivat olla vuorovaikutuksessa toistensa kanssa vapaiden vetysidosten vuoksi, mikä johtaa toisen asteen rakenteiden ilmaantumiseen kuusikulmioiden muodossa. Ne koostuvat 912 vesimolekyylistä, jotka eivät käytännössä pysty vuorovaikutukseen. Tällaisen rakenteen käyttöikä on erittäin pitkä.

Tämä rakenne, joka on samanlainen kuin pieni terävä jääkide, jossa on 6 rombista pintaa, S.V. Zenin kutsui sitä "veden päärakenneelementiksi". Lukuisat kokeet ovat vahvistaneet, että vedessä on lukemattomia tällaisia ​​kiteitä.

Nämä jääkiteet eivät melkein ole vuorovaikutuksessa toistensa kanssa, joten ne eivät muodosta monimutkaisempia pysyviä rakenteita ja liukuvat helposti kasvojaan suhteessa toisiinsa, mikä luo juoksevuutta. Tässä mielessä vesi muistuttaa alijäähtynyttä liuosta, joka ei voi kiteytyä millään tavalla.