გეპატიჟებით სამეფო ფოტოგრაფიული საზოგადოების მიერ „წლის ფოტოგრაფის“ ტიტულის მქონე ფინალისტების სურათების შესაფასებლად. გამარჯვებული 7 ოქტომბერს გამოვლინდება, საუკეთესო ნამუშევრების გამოფენა კი 7 ოქტომბრიდან 5 იანვრის ჩათვლით ლონდონის მეცნიერების მუზეუმში გაიმართება.

გამოცემა PM

საპნის ბუშტის სტრუქტურა კიმ კოქსის მიერ

საპნის ბუშტები ოპტიმიზაციას უკეთებენ სივრცეს საკუთარ თავში და ამცირებენ ზედაპირის ფართობს ჰაერის მოცემული მოცულობისთვის. ეს მათ შესასწავლად სასარგებლო ობიექტად აქცევს მრავალ სფეროში, კერძოდ, მასალების მეცნიერების სფეროში. ბუშტების კედლები თითქოს ქვევით მიედინება გრავიტაციის მოქმედების ქვეშ: ისინი ზევით თხელია და ქვედა სქელი.

იასმინ კროუფორდის "ჟანგბადის მოლეკულებზე მარკირება".

სურათი არის ავტორის ბოლო ძირითადი პროექტის ნაწილი ფალმუთის უნივერსიტეტის ფოტოგრაფიის მაგისტრატურაში, სადაც ყურადღება გამახვილდა მიალგიურ ენცეფალომიელიტზე. კროუფორდი ამბობს, რომ ის ქმნის სურათებს, რომლებიც გვაკავშირებს ორაზროვანთან და უცნობთან.

"მარადიულობის სიმშვიდე", ავტორი ევგენი სამუჩენკო

სურათი გადაღებულია ჰიმალაის ტბაზე გოსაიკუნდას 4400 მეტრის სიმაღლეზე. ირმის ნახტომი არის გალაქტიკა, რომელიც მოიცავს ჩვენს მზის სისტემას: სინათლის ბუნდოვანი ზოლი ღამის ცაზე.

დევიდ სპირსის "დაბნეული ფქვილის ხოჭო".

ეს პატარა მავნებელი ხოჭო აზიანებს მარცვლეულს და ფქვილის პროდუქტებს. სურათი გადაღებულია სკანირების ელექტრონული მიკროგრაფით და შემდეგ ფერადი ფოტოშოპში.

ჩრდილოეთ ამერიკის ნისლეული დეივ უოტსონის მიერ

ჩრდილოეთ ამერიკის ნისლეული NGC7000 არის ემისიური ნისლეული თანავარსკვლავედის ბორცვში. ნისლეულის ფორმა ჩრდილოეთ ამერიკის ფორმას წააგავს - თქვენ შეგიძლიათ ნახოთ მექსიკის ყურეც.

ირმის ხოჭო ვიქტორ სიკორას მიერ

ფოტოგრაფმა გამოიყენა სინათლის მიკროსკოპი ხუთჯერ გადიდებით.

მარჯ ბრედშოუს ლაველის ტელესკოპი

”მე მოხიბლული ვარ ჯოდრილ ბანკის Lovell Telescope-ით მას შემდეგ, რაც ვნახე ის სკოლის ექსკურსიაზე”, - ამბობს ბრედშოუ. მას სურდა უფრო დეტალური ფოტოების გადაღება, რათა ეჩვენებინა მისი ჩაცმულობა.

მერი ენ ჩილტონის "მედუზა თავდაყირა".

ცურვის ნაცვლად, ეს სახეობა დროს ატარებს წყალში პულსირებაში. მედუზის ფერი წყალმცენარეების ჭამის შედეგია.

ფიზიკოსებმა შეერთებული შტატებიდან მოახერხეს ცალკეული ატომების გადაღება ფოტოზე რეკორდული გარჩევადობით, იუწყება Day.Az Vesti.ru-ზე მითითებით.

ამერიკის შეერთებული შტატების კორნელის უნივერსიტეტის მეცნიერებმა მოახერხეს ცალკეული ატომების გადაღება ფოტოზე, რომლის რეკორდული გარჩევადობა იყო ნახევარ ანგსტრომზე (0,39 Å). წინა ფოტოებს ჰქონდათ გარჩევადობის ნახევარი - 0,98 Å.

ძლიერი ელექტრონული მიკროსკოპები, რომლებსაც შეუძლიათ ატომების დანახვა, უკვე ნახევარი საუკუნეა არსებობს, მაგრამ მათი გარჩევადობა შეზღუდულია ხილული სინათლის გრძელი ტალღის სიგრძით, რომელიც საშუალო ატომის დიამეტრზე დიდია.

ამიტომ, მეცნიერები იყენებენ ლინზების ერთგვარ ანალოგს, რომელიც ფოკუსირებს და ადიდებს გამოსახულებას ელექტრონულ მიკროსკოპებში – ისინი მაგნიტური ველია. თუმცა, მაგნიტური ველის რყევები ამახინჯებს შედეგს. დამახინჯების მოსაშორებლად გამოიყენება დამატებითი მოწყობილობები, რომლებიც ასწორებენ მაგნიტურ ველს, მაგრამ ამავე დროს ზრდის ელექტრონული მიკროსკოპის დიზაინის სირთულეს.

მანამდე, კორნელის უნივერსიტეტის ფიზიკოსებმა შეიმუშავეს ელექტრონული მიკროსკოპის პიქსელური მასივის დეტექტორი (EMPAD), რომელიც ცვლის გენერატორების რთულ სისტემას, რომელიც ფოკუსირებს შემომავალ ელექტრონებს ერთი პატარა 128x128 პიქსელიანი მასივით, რომელიც მგრძნობიარეა ცალკეული ელექტრონების მიმართ. თითოეული პიქსელი აღრიცხავს ელექტრონის ასახვის კუთხეს; ამის გაცნობიერებით, მეცნიერები პტიიკოგრაფიის ტექნიკის გამოყენებით აღადგენენ ელექტრონების მახასიათებლებს, მათ შორის იმ წერტილის კოორდინატებს, საიდანაც ის გამოიცა.

ატომები უმაღლესი გარჩევადობით

დევიდ ა. მიულერი და სხვ. ბუნება, 2018 წელი.

2018 წლის ზაფხულში ფიზიკოსებმა გადაწყვიტეს მიღებული სურათების ხარისხი გაეუმჯობესებინათ დღემდე რეკორდულ გარჩევადობამდე. მეცნიერებმა მოძრავ სხივზე დააფიქსირეს 2D მასალის ფურცელი - მოლიბდენის სულფიდი MoS2 და გამოუშვეს ელექტრონული სხივები სხივის სხვადასხვა კუთხით ელექტრონის წყაროსკენ. EMPAD-ისა და პტიიკოგრაფიის გამოყენებით მეცნიერებმა დაადგინეს მანძილი მოლიბდენის ცალკეულ ატომებს შორის და მიიღეს სურათი რეკორდული გარჩევადობით 0,39 Å.

„ფაქტობრივად, ჩვენ შევქმენით მსოფლიოში ყველაზე პატარა მმართველი“, - განმარტავს ექსპერიმენტის ერთ-ერთი ავტორი სოლ გრუნერი (Sol Gruner). მიღებულ სურათზე შესაძლებელი გახდა გოგირდის ატომების დანახვა რეკორდული გარჩევადობით 0,39 Å. უფრო მეტიც, ჩვენ მოვახერხეთ კიდეც გვენახა ადგილი, სადაც ერთი ასეთი ატომი აკლია (მითითებულია ისრით).

გოგირდის ატომები რეკორდული გარჩევადობით

აქამდე მეცნიერებს მხოლოდ მოლეკულური სტრუქტურების არსებობის ვარაუდი შეეძლოთ. დღეს, ატომური ძალის მიკროსკოპის დახმარებით, საკმაოდ ნათლად ჩანს ცალკეული ატომური ბმები (თითოეული მილიმეტრის რამდენიმე ათეული მემილიონედი), რომელიც აკავშირებს მოლეკულას (26 ნახშირბადის ატომს და 14 წყალბადის ატომს).

თავდაპირველად, გუნდს სურდა ემუშავა გრაფენისგან დამზადებულ სტრუქტურებთან, ერთშრიანი მასალისგან, რომელშიც ნახშირბადის ატომები განლაგებულია ექვსკუთხედებად. ნახშირბადის თაფლის ბუჩქების წარმოქმნით, ატომები გადანაწილებულია ხაზოვანი ჯაჭვიდან ექვსკუთხედებად; ამ რეაქციას შეუძლია წარმოქმნას რამდენიმე განსხვავებული მოლეკულა.

ფელიქს ფიშერს, კალიფორნიის უნივერსიტეტის ქიმიკოსს, ბერკლიში, და მის კოლეგებს სურდათ მოლეკულების ვიზუალიზაცია, რათა დარწმუნდნენ, რომ ისინი სწორად მიიღეს.

რგოლებიანი, ნახშირბადის შემცველი მოლეკულა, ნაჩვენებია რეორგანიზაციამდე და რეორგანიზაციის შემდეგ ორი ყველაზე გავრცელებული რეაქციის პროდუქტით 90 გრადუს ცელსიუსზე ზემოთ ტემპერატურაზე. ზომა: 3 ანგსტრომი ან მეტრის სამი-ათი მილიარდი ნაწილი.

გრაფენის რეცეპტის დოკუმენტაციისთვის ფიშერს სჭირდებოდა ძლიერი გამოსახულების მოწყობილობა და მიმართა ატომური ძალის მიკროსკოპს, რომელიც მაიკლ კრომიმ გააჩნდა კალიფორნიის უნივერსიტეტის ლაბორატორიიდან.

უკონტაქტო ატომური ძალის მიკროსკოპია (NC-AFM) იყენებს ძალიან თხელ და მგრძნობიარე სენსორს მოლეკულების მიერ წარმოქმნილი ელექტრული ძალის შესაგრძნობად. წვერი მოძრაობს მოლეკულის ზედაპირთან ახლოს, იხრება სხვადასხვა მუხტებით და ქმნის სურათს, თუ როგორ მოძრაობენ ატომები.

უკონტაქტო ატომური ძალის მიკროსკოპის ერთატომიანი წვერი ზედაპირს ბასრი ნემსით „გამოკვლევებს“. ნემსი მოძრაობს შესასწავლი ობიექტის ზედაპირის გასწვრივ, ისევე როგორც ფონოგრაფის ნემსი გადის ჩანაწერის ღარებში. ატომების გარდა შესაძლებელია ატომური ბმების „გამოკვლევა“.

ასე რომ, გუნდმა მოახერხა არა მხოლოდ ნახშირბადის ატომების ვიზუალიზაცია, არამედ მათ შორის არსებული ბმები, რომლებიც შექმნილი იყო საერთო ელექტრონებით. მათ მოათავსეს ნახშირბადის რგოლის სტრუქტურები ვერცხლის ფირფიტაზე და გაახურეს იგი მოლეკულის რეორგანიზაციისთვის. გაცივებული რეაქციის პროდუქტები შეიცავდა სამ მოულოდნელ პროდუქტს და მხოლოდ ერთ მოლეკულას, რომელსაც მეცნიერები ელოდნენ.

H2O წყლის მოლეკულა შედგება ერთი ჟანგბადის ატომისგან, რომელიც კოვალენტურად არის დაკავშირებული წყალბადის ორ ატომთან.

წყლის მოლეკულაში მთავარი გმირი ჟანგბადის ატომია.

ვინაიდან წყალბადის ატომები შესამჩნევად მოგერიებენ ერთმანეთს, ქიმიურ ობლიგაციებს შორის კუთხე (ატომების ბირთვების დამაკავშირებელი ხაზები) წყალბადი - ჟანგბადი არ არის სწორი (90 °), მაგრამ ოდნავ მეტი - 104,5 °.

წყლის მოლეკულაში ქიმიური ბმები პოლარულია, რადგან ჟანგბადი თავისკენ იზიდავს უარყოფითად დამუხტულ ელექტრონებს, წყალბადი კი დადებითად დამუხტულ ელექტრონებს. შედეგად, ჭარბი უარყოფითი მუხტი გროვდება ჟანგბადის ატომთან, ხოლო დადებითი მუხტი წყალბადის ატომებთან.

მაშასადამე, წყლის მთელი მოლეკულა არის დიპოლური, ანუ მოლეკულა ორი საპირისპირო პოლუსით. წყლის მოლეკულის დიპოლური სტრუქტურა დიდწილად განსაზღვრავს მის უჩვეულო თვისებებს.

წყლის მოლეკულა არის დიამაგნიტი.

თუ დადებითი და უარყოფითი მუხტების ეპიცენტრებს სწორი ხაზებით დააკავშირებთ, მიიღებთ სამგანზომილებიან გეომეტრიულ ფიგურას - ტეტრაედარს. ეს არის თავად წყლის მოლეკულის სტრუქტურა.

როდესაც წყლის მოლეკულის მდგომარეობა იცვლება, გვერდების სიგრძე და მათ შორის კუთხე იცვლება ტეტრაედრონში.

მაგალითად, თუ წყლის მოლეკულა ორთქლის მდგომარეობაშია, მაშინ მისი გვერდების მიერ წარმოქმნილი კუთხე არის 104°27". წყლის მდგომარეობაში კუთხე არის 105°03". ხოლო ყინულის მდგომარეობაში კუთხე 109,5°-ია.

წყლის მოლეკულის გეომეტრია და ზომები სხვადასხვა მდგომარეობისთვის
a - ორთქლის მდგომარეობისთვის
b - ყველაზე დაბალი ვიბრაციის დონისთვის
გ - ყინულის კრისტალის ფორმირებასთან ახლოს მყოფი დონისთვის, როდესაც წყლის მოლეკულის გეომეტრია შეესაბამება ორი ეგვიპტური სამკუთხედის გეომეტრიას 3: 4: 5 თანაფარდობით.
d - ყინულის მდგომარეობისთვის.

თუ ამ კუთხეებს შუაზე გავყოფთ, მივიღებთ კუთხეებს:
104°27": 2 = 52°13"
105°03": 2 = 52°31"
106°16": 2 = 53°08"
109.5°: 2 = 54°32"

ეს ნიშნავს, რომ წყლისა და ყინულის მოლეკულის გეომეტრიულ ნიმუშებს შორის არის ცნობილი ეგვიპტური სამკუთხედი, რომელიც დაფუძნებულია ოქროს თანაფარდობაზე - გვერდების სიგრძე დაკავშირებულია 3:4:5 კუთხით 53 ° 08 ".

წყლის მოლეკულა ოქროს თანაფარდობის სტრუქტურას იძენს გზაში, როცა წყალი ყინულად იქცევა და პირიქით, როცა ყინული დნება. ცხადია, დნობის წყალი ფასდება ამ მდგომარეობისთვის, როდესაც მის სტრუქტურას აქვს ოქროს მონაკვეთის პროპორციები.

ახლა ირკვევა, რომ ცნობილი ეგვიპტური სამკუთხედი ასპექტის თანაფარდობით 3:4:5 არის "აღებული" წყლის მოლეკულის ერთ-ერთი მდგომარეობიდან. წყლის მოლეკულის იგივე გეომეტრია ჩამოყალიბებულია ორი ეგვიპტური მართკუთხა სამკუთხედით, რომელთა საერთო ფეხი უდრის 3-ს.

წყლის მოლეკულა, რომელიც დაფუძნებულია ოქროს თანაფარდობაზე, არის ღვთაებრივი ბუნების ფიზიკური გამოვლინება, რომელიც მონაწილეობს სიცოცხლის შექმნაში. ამიტომ მიწიერი ბუნება შეიცავს ჰარმონიას, რომელიც თან ახლავს მთელ კოსმოსს.

ასე რომ, ძველმა ეგვიპტელებმა გააღმერთეს რიცხვები 3, 4, 5 და სამკუთხედი თავად ითვლებოდა წმინდად და ცდილობდნენ დაეტანათ მისი თვისებები, მისი ჰარმონია ნებისმიერ სტრუქტურაში, სახლებში, პირამიდებში და თუნდაც ველების მარკირებაში. სხვათა შორის, ოქროს კვეთით აშენდა უკრაინული ქოხებიც.

სივრცეში წყლის მოლეკულა იკავებს გარკვეულ მოცულობას და დაფარულია ელექტრონული გარსით ფარდის სახით. თუ წარმოვიდგენთ სიბრტყეში მოლეკულის ჰიპოთეტური მოდელის ხედს, მაშინ ის ჰგავს პეპლის ფრთებს, X-ის ფორმის ქრომოსომას, რომელშიც ჩაწერილია ცოცხალი არსების ცხოვრების პროგრამა. და ეს არის მანიშნებელი ფაქტი, რომ წყალი თავად არის ყველა ცოცხალი არსების შეუცვლელი ელემენტი.

თუ წარმოვიდგენთ წყლის მოლეკულის ჰიპოთეტურ მოდელს მოცულობით, მაშინ იგი გადმოსცემს სამკუთხა პირამიდის ფორმას, რომელსაც აქვს 4 სახე და თითოეულ სახეს აქვს 3 კიდე. გეომეტრიაში სამკუთხა პირამიდას ტეტრაედონი ეწოდება. ასეთი სტრუქტურა კრისტალებს ახასიათებს.

ამრიგად, წყლის მოლეკულა ქმნის ძლიერ კუთხის სტრუქტურას, რომელსაც ინარჩუნებს ორთქლის მდგომარეობაშიც კი, ყინულზე გადასვლის ზღვარზე და ყინულში გადაქცევისას.

თუ წყლის მოლეკულის „ჩონჩხი“ ასე სტაბილურია, მაშინ მისი ენერგეტიკული „პირამიდა“ - ტეტრაედონიც ურყევად დგას.

წყლის მოლეკულის ასეთი სტრუქტურული თვისებები სხვადასხვა პირობებში აიხსნება ძლიერი ბმებით ორ წყალბადის ატომსა და ერთ ჟანგბადის ატომს შორის. ეს კავშირი დაახლოებით 25-ჯერ უფრო ძლიერია, ვიდრე კავშირი მეზობელ წყლის მოლეკულებს შორის. ამიტომ უფრო ადვილია ერთი წყლის მოლეკულის გამოყოფა მეორისგან, მაგალითად, გაცხელებისას, ვიდრე თავად წყლის მოლეკულის განადგურება.

ორიენტაციური, ინდუქციური, დისპერსიული ურთიერთქმედების (ვან დერ ვაალის ძალები) და წყალბადის ბმების გამო მეზობელი მოლეკულების წყალბადისა და ჟანგბადის ატომებს შორის, წყლის მოლეკულებს შეუძლიათ შექმნან შემთხვევითი ასოციაციები, ე.ი. არ გააჩნიათ მოწესრიგებული სტრუქტურა და კლასტერები არიან ასოცირებულები, რომლებსაც აქვთ გარკვეული სტრუქტურა.

სტატისტიკის მიხედვით, ჩვეულებრივ წყალში არის შემთხვევითი ასოციაციები - 60% (დანგრეული წყალი) და კლასტერები - 40% (სტრუქტურირებული წყალი).

რუსი მეცნიერის S.V. Zenin-ის მიერ ჩატარებული კვლევის შედეგად აღმოაჩინეს სტაბილური ხანგრძლივი წყლის მტევანი.

ზენინმა აღმოაჩინა, რომ წყლის მოლეკულები თავდაპირველად ქმნიან დოდეკაედრონს. ოთხი დოდეკედრონი, რომლებიც ერთმანეთს უერთდებიან, ქმნიან წყლის მთავარ სტრუქტურულ ელემენტს - კასეტურს, რომელიც შედგება 57 წყლის მოლეკულისგან.

კლასტერში, დოდეკაედრონებს აქვთ საერთო სახეები და მათი ცენტრები ქმნიან რეგულარულ ტეტრაედრონს. ეს არის წყლის მოლეკულების ნაერთი, მათ შორის ჰექსამერები, რომელსაც აქვს დადებითი და უარყოფითი პოლუსები.

წყალბადის ხიდები საშუალებას აძლევს წყლის მოლეკულებს გაერთიანდეს სხვადასხვა გზით. ამის გამო წყალში შეიმჩნევა მტევნის უსასრულო მრავალფეროვნება.

კლასტერებს შეუძლიათ ერთმანეთთან ურთიერთქმედება წყალბადის თავისუფალი ბმების გამო, რაც იწვევს მეორე რიგის სტრუქტურების გამოჩენას ექვსკუთხედების სახით. ისინი შედგება 912 წყლის მოლეკულისგან, რომლებსაც პრაქტიკულად არ შეუძლიათ ურთიერთქმედება. ასეთი სტრუქტურის სიცოცხლე ძალიან გრძელია.

ეს სტრუქტურა, 6 რომბის ფორმის პატარა მკვეთრი ყინულის კრისტალის მსგავსი, S.V. ზენინმა მას „წყლის მთავარი სტრუქტურული ელემენტი“ უწოდა. მრავალრიცხოვანმა ექსპერიმენტებმა დაადასტურა, რომ წყალში უამრავი ასეთი კრისტალია.

ეს ყინულის კრისტალები თითქმის არ ურთიერთქმედებენ ერთმანეთთან, ამიტომ ისინი არ ქმნიან უფრო რთულ სტაბილურ სტრუქტურებს და ადვილად სრიალებს სახეებს ერთმანეთთან შედარებით, ქმნიან სითხეს. ამ თვალსაზრისით, წყალი წააგავს ზეგაციებულ ხსნარს, რომელიც ვერანაირად ვერ კრისტალდება.