Kami mengundang Anda untuk mengevaluasi foto para finalis yang mengklaim gelar "Photographer of the Year" oleh Royal Photographic Society. Pemenang akan diumumkan pada 7 Oktober, dan pameran karya terbaik akan diadakan dari 7 Oktober hingga 5 Januari di Science Museum di London.

Edisi PM

Struktur Gelembung Sabun oleh Kim Cox

Gelembung sabun mengoptimalkan ruang di dalamnya dan meminimalkan luas permukaannya untuk volume udara tertentu. Ini menjadikannya objek studi yang berguna di banyak bidang, khususnya di bidang ilmu material. Dinding gelembung tampaknya mengalir ke bawah di bawah aksi gravitasi: mereka tipis di bagian atas dan tebal di bagian bawah.

"Penandaan pada Molekul Oksigen" oleh Yasmine Crawford

Gambar tersebut adalah bagian dari proyek besar terbaru penulis untuk gelar master dalam fotografi di Falmouth University, di mana fokusnya adalah pada myalgic encephalomyelitis. Crawford mengatakan dia menciptakan gambar yang menghubungkan kita dengan yang ambigu dan yang tidak diketahui.

"Ketenangan keabadian", penulis Evgeny Samuchenko

Gambar diambil di pegunungan Himalaya di Danau Gosaikunda pada ketinggian 4.400 meter. Bima Sakti adalah galaksi yang mencakup tata surya kita: seberkas cahaya samar di langit malam.

"Kumbang Tepung Bingung" oleh David Spears

Kumbang hama kecil ini menyerang sereal dan produk tepung. Gambar diambil dengan Scanning Electron Micrograph dan kemudian diwarnai di Photoshop.

Nebula Amerika Utara oleh Dave Watson

Nebula Amerika Utara NGC7000 adalah nebula emisi di konstelasi Cygnus. Bentuk nebula menyerupai bentuk Amerika Utara - Anda bahkan dapat melihat Teluk Meksiko.

Kumbang Rusa oleh Victor Sikora

Fotografer menggunakan mikroskop cahaya dengan perbesaran lima kali.

Teleskop Lovell oleh Marge Bradshaw

“Saya telah terpesona oleh Teleskop Lovell di Jodrell Bank sejak saya melihatnya dalam karyawisata sekolah,” kata Bradshaw. Dia ingin mengambil beberapa foto yang lebih detail untuk menunjukkan pakaiannya.

"Ubur-ubur Terbalik" oleh Mary Ann Chilton

Alih-alih berenang, spesies ini menghabiskan waktunya berdenyut di dalam air. Warna ubur-ubur adalah hasil dari makan alga.

Fisikawan dari Amerika Serikat berhasil menangkap atom individu dalam foto dengan resolusi rekor, Day.Az melaporkan dengan mengacu pada Vesti.ru

Ilmuwan dari Cornell University di Amerika Serikat berhasil menangkap atom individu dalam sebuah foto dengan resolusi rekor kurang dari setengah angstrom (0,39 ). Foto sebelumnya memiliki setengah resolusi - 0,98 .

Mikroskop elektron yang kuat yang dapat melihat atom telah ada selama setengah abad, tetapi resolusinya dibatasi oleh panjang gelombang cahaya tampak, yang lebih besar dari diameter atom rata-rata.

Oleh karena itu, para ilmuwan menggunakan sejenis lensa analog yang memfokuskan dan memperbesar gambar di mikroskop elektron - mereka adalah medan magnet. Namun, fluktuasi medan magnet mendistorsi hasilnya. Untuk menghilangkan distorsi, perangkat tambahan digunakan yang mengoreksi medan magnet, tetapi pada saat yang sama meningkatkan kompleksitas desain mikroskop elektron.

Sebelumnya, fisikawan di Cornell University mengembangkan Electron Microscope Pixel Array Detector (EMPAD), yang menggantikan sistem kompleks generator yang memfokuskan elektron masuk dengan array kecil tunggal 128x128 piksel yang sensitif terhadap elektron individu. Setiap piksel mencatat sudut pantulan elektron; Mengetahui hal itu, para ilmuwan menggunakan teknik ptyicography merekonstruksi karakteristik elektron, termasuk koordinat titik dari mana ia dilepaskan.

Atom dalam resolusi tertinggi

David A. Muller dkk. Alam, 2018.

Pada musim panas 2018, fisikawan memutuskan untuk meningkatkan kualitas gambar yang dihasilkan hingga resolusi yang memecahkan rekor hingga saat ini. Para ilmuwan memperbaiki selembar bahan 2D - molibdenum sulfida MoS2 - pada balok bergerak, dan melepaskan berkas elektron dengan memutar berkas pada sudut yang berbeda ke sumber elektron. Menggunakan EMPAD dan ptyicography, para ilmuwan menentukan jarak antara atom molibdenum individu dan memperoleh gambar dengan resolusi rekor 0,39 .

"Bahkan, kami telah menciptakan penguasa terkecil di dunia," jelas Sol Gruner (Sol Gruner), salah satu penulis percobaan. Pada gambar yang dihasilkan, dimungkinkan untuk melihat atom belerang dengan resolusi rekor 0,39 . Selain itu, kami bahkan berhasil melihat tempat di mana satu atom tersebut hilang (ditunjukkan oleh panah).

Atom belerang pada resolusi rekor

Sampai saat ini, para ilmuwan hanya bisa mengasumsikan keberadaan struktur molekul. Hari ini, dengan bantuan mikroskop gaya atom, ikatan atom individu (masing-masing beberapa puluh sepersejuta milimeter panjangnya) yang menghubungkan molekul (26 atom karbon dan 14 atom hidrogen) dapat dilihat dengan cukup jelas.

Awalnya, tim ingin bekerja dengan struktur yang terbuat dari graphene, bahan lapisan tunggal di mana atom karbon disusun dalam pola heksagonal. Membentuk sarang lebah karbon, atom disusun ulang dari rantai linier menjadi segi enam; reaksi ini dapat menghasilkan beberapa molekul yang berbeda.

Felix Fischer, seorang ahli kimia di University of California di Berkeley, dan rekan-rekannya ingin memvisualisasikan molekul untuk memastikan mereka melakukannya dengan benar.

Molekul yang mengandung karbon bercincin, ditunjukkan sebelum dan sesudah reorganisasi dengan dua produk reaksi paling umum pada suhu di atas 90 derajat Celcius. Ukuran: 3 angstrom atau tiga sampai sepuluh miliar meter.

Untuk mendokumentasikan resep graphene, Fisher membutuhkan perangkat pencitraan yang kuat dan beralih ke mikroskop kekuatan atom yang dimiliki Michael Crommie dari lab University of California.

Mikroskop kekuatan atom non-kontak (NC-AFM) menggunakan sensor yang sangat tipis dan sensitif untuk merasakan gaya listrik yang dihasilkan oleh molekul. Ujungnya bergerak di dekat permukaan molekul, dibelokkan oleh muatan yang berbeda, menciptakan gambaran tentang bagaimana atom bergerak.

Ujung atom tunggal dari mikroskop gaya atom non-kontak "menyelidiki" permukaan dengan jarum tajam. Jarum bergerak di sepanjang permukaan objek yang diteliti, sama seperti jarum fonograf melewati alur piringan hitam. Selain atom, dimungkinkan untuk "menyelidiki" ikatan atom

Jadi tim berhasil tidak hanya memvisualisasikan atom karbon, tetapi juga ikatan di antara mereka yang diciptakan oleh elektron bersama. Mereka menempatkan struktur cincin karbon di piring perak dan memanaskannya untuk mengatur ulang molekul. Produk reaksi yang didinginkan mengandung tiga produk yang tidak terduga dan hanya satu molekul yang diharapkan oleh para ilmuwan.

Molekul air H2O terdiri dari satu atom oksigen yang terikat secara kovalen dengan dua atom hidrogen.

Dalam molekul air, karakter utama adalah atom oksigen.

Karena atom hidrogen secara nyata saling tolak, sudut antara ikatan kimia (garis yang menghubungkan inti atom) hidrogen - oksigen tidak lurus (90 °), tetapi sedikit lebih - 104,5 °.

Ikatan kimia dalam molekul air bersifat polar, karena oksigen menarik elektron bermuatan negatif ke arah dirinya sendiri, dan hidrogen menarik elektron bermuatan positif. Akibatnya, muatan negatif berlebih terakumulasi di dekat atom oksigen, dan muatan positif di dekat atom hidrogen.

Oleh karena itu, seluruh molekul air adalah dipol, yaitu molekul dengan dua kutub yang berlawanan. Struktur dipol molekul air sangat menentukan sifat-sifatnya yang tidak biasa.

Molekul air adalah diamagnet.

Jika kita menghubungkan pusat-pusat muatan positif dan negatif dengan garis lurus, kita mendapatkan sosok geometris tiga dimensi - tetrahedron. Ini adalah struktur molekul air itu sendiri.

Ketika keadaan molekul air berubah, panjang sisi dan sudut di antara mereka berubah dalam tetrahedron.

Misalnya, jika molekul air dalam keadaan uap, maka sudut yang dibentuk oleh sisi-sisinya adalah 104°27". Dalam keadaan air, sudutnya adalah 105°03". Dan dalam keadaan es, sudutnya adalah 109,5°.

Geometri dan dimensi molekul air untuk berbagai keadaan
a - untuk keadaan uap
b - untuk tingkat getaran terendah
c - untuk tingkat yang dekat dengan pembentukan kristal es, ketika geometri molekul air sesuai dengan geometri dua segitiga Mesir dengan rasio aspek 3: 4: 5
d - untuk keadaan es.

Jika kita membagi sudut-sudut ini menjadi dua, kita mendapatkan sudut:
104°27": 2 = 52°13",
105°03": 2 = 52°31",
106°16": 2 = 53°08",
109,5°: 2 = 54°32".

Ini berarti bahwa di antara pola geometris molekul air dan es adalah segitiga Mesir yang terkenal, yang didasarkan pada rasio emas - panjang sisinya terkait sebagai 3:4:5 dengan sudut 53 ° 08 ".

Molekul air memperoleh struktur rasio emas di jalan, ketika air berubah menjadi es, dan sebaliknya, ketika es mencair. Jelas, air lelehan dihargai untuk keadaan ini ketika strukturnya dalam konstruksi memiliki proporsi bagian emas.

Sekarang menjadi jelas bahwa segitiga Mesir yang terkenal dengan rasio aspek 3:4:5 "diambil" dari salah satu keadaan molekul air. Geometri yang sama dari molekul air dibentuk oleh dua segitiga siku-siku Mesir dengan kaki yang sama sama dengan 3.

Molekul air, yang didasarkan pada rasio rasio emas, adalah manifestasi fisik dari Sifat Ilahi, yang terlibat dalam penciptaan kehidupan. Itulah sebabnya alam duniawi mengandung keselarasan yang melekat pada seluruh alam semesta.

Maka orang Mesir kuno mendewakan angka 3, 4, 5, dan segitiga itu sendiri dianggap suci dan mencoba meletakkan propertinya, harmoninya dalam struktur apa pun, rumah, piramida, dan bahkan dalam penandaan bidang. Omong-omong, gubuk Ukraina juga dibangun menggunakan rasio emas.

Di ruang angkasa, sebuah molekul air menempati volume tertentu, dan ditutupi dengan kulit elektron dalam bentuk selubung. Jika kita membayangkan pandangan model hipotetis molekul di pesawat, maka itu tampak seperti sayap kupu-kupu, seperti kromosom berbentuk X, di mana program kehidupan makhluk hidup direkam. Dan ini adalah fakta indikatif bahwa air itu sendiri merupakan elemen tak terpisahkan dari semua makhluk hidup.

Jika kita membayangkan model hipotetis dari sebuah molekul air dalam volume, maka itu menyampaikan bentuk piramida segitiga, yang memiliki 4 wajah, dan setiap wajah memiliki 3 tepi. Dalam geometri, piramida segitiga disebut tetrahedron. Struktur seperti itu adalah karakteristik kristal.

Dengan demikian, molekul air membentuk struktur sudut yang kuat, yang dipertahankan bahkan ketika dalam keadaan uap, di ambang transisi ke es, dan ketika berubah menjadi es.

Jika "kerangka" molekul air begitu stabil, maka "piramida" energinya - tetrahedron juga berdiri tak tergoyahkan.

Sifat struktural molekul air seperti itu dalam berbagai kondisi dijelaskan oleh ikatan kuat antara dua atom hidrogen dan satu atom oksigen. Ikatan ini kira-kira 25 kali lebih kuat dari ikatan antara molekul air yang bertetangga. Oleh karena itu, lebih mudah untuk memisahkan satu molekul air dari yang lain, misalnya, ketika dipanaskan, daripada menghancurkan molekul air itu sendiri.

Karena orientasi, induksi, interaksi dispersi (gaya van der Waals) dan ikatan hidrogen antara atom hidrogen dan oksigen dari molekul tetangga, molekul air dapat terbentuk sebagai asosiasi acak, mis. tidak memiliki struktur yang teratur, dan cluster adalah asosiasi yang memiliki struktur tertentu.

Menurut statistik, di air biasa ada asosiasi acak - 60% (air rusak) dan cluster - 40% (air terstruktur).

Sebagai hasil penelitian yang dilakukan oleh ilmuwan Rusia S. V. Zenin, kelompok air berumur panjang yang stabil ditemukan.

Zenin menemukan bahwa molekul air awalnya membentuk dodecahedron. Empat dodecahedron bergabung bersama membentuk elemen struktural utama air - sebuah gugus yang terdiri dari 57 molekul air.

Dalam sebuah cluster, dodecahedron memiliki wajah yang sama, dan pusatnya membentuk tetrahedron biasa. Ini adalah senyawa massal molekul air, termasuk heksamer, yang memiliki kutub positif dan negatif.

Jembatan hidrogen memungkinkan molekul air untuk bergabung dalam berbagai cara. Karena ini, berbagai kelompok yang tak terbatas diamati di dalam air.

Cluster dapat berinteraksi satu sama lain karena ikatan hidrogen bebas, yang mengarah pada munculnya struktur orde kedua dalam bentuk segi enam. Mereka terdiri dari 912 molekul air, yang praktis tidak mampu berinteraksi. Masa pakai struktur seperti itu sangat panjang.

Struktur ini, mirip dengan kristal es kecil yang tajam dari 6 wajah belah ketupat, S.V. Zenin menyebutnya "elemen struktural utama air." Banyak eksperimen telah mengkonfirmasi bahwa ada berjuta kristal seperti itu di dalam air.

Kristal es ini hampir tidak berinteraksi satu sama lain, oleh karena itu mereka tidak membentuk struktur stabil yang lebih kompleks dan dengan mudah menggeser wajah mereka relatif satu sama lain, menciptakan fluiditas. Dalam pengertian ini, air menyerupai larutan yang sangat dingin yang tidak dapat mengkristal dengan cara apa pun.