Convidamos você a avaliar as fotos dos finalistas que reivindicam o título de "Fotógrafo do Ano" pela Royal Photographic Society. O vencedor será anunciado no dia 7 de outubro, e a exposição dos melhores trabalhos será realizada de 7 de outubro a 5 de janeiro no Science Museum, em Londres.
Edição PM
Estrutura de bolha de sabão por Kim Cox
As bolhas de sabão otimizam o espaço dentro de si e minimizam sua área de superfície para um determinado volume de ar. Isso os torna um objeto de estudo útil em muitas áreas, em particular, no campo da ciência dos materiais. As paredes das bolhas parecem fluir para baixo sob a ação da gravidade: são finas na parte superior e grossas na parte inferior.
"Marcando em Moléculas de Oxigênio" por Yasmine Crawford
A imagem faz parte do último grande projeto do autor para um mestrado em fotografia na Universidade de Falmouth, onde o foco era a encefalomielite miálgica. Crawford diz que cria imagens que nos conectam ao ambíguo e ao desconhecido.
"Calma da eternidade", autor Evgeny Samuchenko
A foto foi tirada no Himalaia no Lago Gosaikunda a uma altitude de 4400 metros. A Via Láctea é uma galáxia que inclui nosso sistema solar: um vago raio de luz no céu noturno.
"Confused Flour Beetle" de David Spears
Este pequeno besouro praga infesta cereais e produtos de farinha. A imagem foi tirada com uma Micrografia Eletrônica de Varredura e depois colorida no Photoshop.
A Nebulosa da América do Norte por Dave Watson
A Nebulosa da América do Norte NGC7000 é uma nebulosa de emissão na constelação de Cygnus. A forma da nebulosa se assemelha à forma da América do Norte - você pode até ver o Golfo do México.
Besouro Veado de Victor Sikora
O fotógrafo usou microscopia de luz com ampliação de cinco vezes.
Telescópio Lovell de Marge Bradshaw
“Sou fascinado pelo Telescópio Lovell no Jodrell Bank desde que o vi em uma excursão escolar”, diz Bradshaw. Ela queria tirar algumas fotos mais detalhadas para mostrar o seu desgaste.
"A água-viva de cabeça para baixo" de Mary Ann Chilton
Em vez de nadar, esta espécie passa o tempo pulsando na água. A cor da água-viva é o resultado da ingestão de algas.
Físicos dos Estados Unidos conseguiram capturar átomos individuais em uma foto com resolução recorde, relata Day.Az com referência ao Vesti.ru
Cientistas da Universidade de Cornell, nos Estados Unidos, conseguiram capturar átomos individuais em uma foto com resolução recorde de menos de meio angstrom (0,39 Å). As fotografias anteriores tinham metade da resolução - 0,98 Å.
Poderosos microscópios eletrônicos que podem ver átomos existem há meio século, mas sua resolução é limitada pelo longo comprimento de onda da luz visível, que é maior que o diâmetro de um átomo médio.
Por isso, os cientistas usam uma espécie de análogo de lentes que focam e ampliam a imagem em microscópios eletrônicos - são um campo magnético. No entanto, flutuações no campo magnético distorcem o resultado. Para remover distorções, são usados dispositivos adicionais que corrigem o campo magnético, mas ao mesmo tempo aumentam a complexidade do design do microscópio eletrônico.
Anteriormente, físicos da Universidade de Cornell desenvolveram o Electron Microscope Pixel Array Detector (EMPAD), que substitui um sistema complexo de geradores que focam os elétrons recebidos por uma única pequena matriz de 128x128 pixels que é sensível a elétrons individuais. Cada pixel registra o ângulo de reflexão do elétron; Sabendo disso, os cientistas usando a técnica de pticografia reconstroem as características dos elétrons, incluindo as coordenadas do ponto de onde foi lançado.
Átomos na mais alta resolução
David A. Muller et al. Natureza, 2018.
No verão de 2018, os físicos decidiram melhorar a qualidade das imagens resultantes para uma resolução recorde até o momento. Os cientistas fixaram uma folha de material 2D - sulfeto de molibdênio MoS2 - em um feixe móvel e liberaram feixes de elétrons girando o feixe em diferentes ângulos em relação à fonte de elétrons. Usando EMPAD e pticografia, os cientistas determinaram as distâncias entre átomos de molibdênio individuais e obtiveram uma imagem com resolução recorde de 0,39 Å.
"Na verdade, criamos a menor régua do mundo", explica Sol Gruner (Sol Gruner), um dos autores do experimento. Na imagem resultante, foi possível ver átomos de enxofre com resolução recorde de 0,39 Å. Além disso, conseguimos até ver o local onde falta um desses átomos (indicado por uma seta).
Átomos de enxofre em resolução recorde
Até agora, os cientistas só podiam supor a presença de estruturas moleculares. Hoje, com a ajuda da microscopia de força atômica, as ligações atômicas individuais (cada uma com algumas dezenas de milionésimos de milímetro de comprimento) conectando uma molécula (26 átomos de carbono e 14 átomos de hidrogênio) podem ser vistas com bastante clareza.
Inicialmente, a equipe queria trabalhar com estruturas feitas de grafeno, um material de camada única em que os átomos de carbono estão dispostos em hexágonos. Formando favos de carbono, os átomos são rearranjados de uma cadeia linear em hexágonos; esta reação pode produzir várias moléculas diferentes.
Felix Fischer, químico da Universidade da Califórnia em Berkeley, e seus colegas queriam visualizar as moléculas para ter certeza de que acertaram.
Uma molécula contendo carbono em anel, mostrada antes e depois da reorganização com os dois produtos de reação mais comuns em temperaturas acima de 90 graus Celsius. Tamanho: 3 angstroms ou três a dez bilionésimos de metro de diâmetro.
Para documentar a receita do grafeno, Fisher precisava de um poderoso dispositivo de imagem e recorreu a um microscópio de força atômica que Michael Crommie, do laboratório da Universidade da Califórnia, tinha.
A microscopia de força atômica sem contato (NC-AFM) usa um sensor muito fino e sensível para detectar a força elétrica gerada pelas moléculas. A ponta se move perto da superfície da molécula, sendo desviada por diferentes cargas, criando uma imagem de como os átomos se movem.
A ponta de um único átomo de um microscópio de força atômica sem contato "sonda" a superfície com uma agulha afiada. A agulha se move ao longo da superfície do objeto em estudo, assim como a agulha do fonógrafo passa pelas ranhuras de um disco. Além dos átomos, é possível "sondar" as ligações atômicas
Assim, a equipe conseguiu não apenas visualizar os átomos de carbono, mas também as ligações entre eles criadas por elétrons compartilhados. Eles colocaram estruturas de anéis de carbono em uma placa de prata e a aqueceram para reorganizar a molécula. Os produtos de reação refrigerados continham três produtos inesperados e apenas uma molécula esperada pelos cientistas.
A molécula de água H2O consiste em um átomo de oxigênio ligado covalentemente a dois átomos de hidrogênio.Na molécula de água, o personagem principal é o átomo de oxigênio.
Como os átomos de hidrogênio se repelem visivelmente, o ângulo entre as ligações químicas (linhas que conectam os núcleos dos átomos) hidrogênio - oxigênio não é reto (90 °), mas um pouco mais - 104,5 °.
As ligações químicas na molécula de água são polares, uma vez que o oxigênio puxa os elétrons carregados negativamente para si mesmo, e o hidrogênio puxa os elétrons carregados positivamente. Como resultado, uma carga negativa em excesso se acumula perto do átomo de oxigênio e uma carga positiva perto dos átomos de hidrogênio.
Portanto, toda a molécula de água é um dipolo, ou seja, uma molécula com dois polos opostos. A estrutura dipolar da molécula de água determina em grande parte suas propriedades incomuns.
A molécula de água é um diamagneto.
Se você conectar os epicentros de cargas positivas e negativas com linhas retas, obterá uma figura geométrica tridimensional - um tetraedro. Esta é a estrutura da própria molécula de água.
Quando o estado da molécula de água muda, o comprimento dos lados e o ângulo entre eles mudam no tetraedro.
Por exemplo, se uma molécula de água está em estado de vapor, então o ângulo formado por seus lados é de 104°27". No estado de água, o ângulo é de 105°03". E no estado de gelo, o ângulo é de 109,5°.
Geometria e dimensões da molécula de água para vários estados
a - para o estado de vapor
b - para o nível vibracional mais baixo
c - para um nível próximo à formação de um cristal de gelo, quando a geometria da molécula de água corresponde à geometria de dois triângulos egípcios com proporção de 3: 4: 5
d - para o estado do gelo.
Se dividirmos esses ângulos ao meio, obtemos os ângulos:
104°27": 2 = 52°13",
105°03": 2 = 52°31",
106°16": 2 = 53°08",
109,5°: 2 = 54°32".
Isso significa que entre os padrões geométricos da molécula de água e gelo está o famoso triângulo egípcio, que se baseia na proporção áurea - os comprimentos dos lados estão relacionados como 3:4:5 com um ângulo de 53° 08".
A molécula de água adquire a estrutura da proporção áurea no caminho, quando a água se transforma em gelo, e vice-versa, quando o gelo derrete. Obviamente, a água derretida é valorizada para este estado quando sua estrutura em construção tem as proporções da seção áurea.
Agora fica claro que o famoso triângulo egípcio com uma proporção de 3:4:5 é "tirado" de um dos estados da molécula de água. A mesma geometria da molécula de água é formada por dois triângulos retângulos egípcios com uma perna comum igual a 3.
A molécula de água, que se baseia na proporção da proporção áurea, é uma manifestação física da Natureza Divina, que está envolvida na criação da vida. É por isso que a natureza terrena contém a harmonia que é inerente a todo o cosmos.
E assim os antigos egípcios divinizaram os números 3, 4, 5, e o próprio triângulo foi considerado sagrado e tentou estabelecer suas propriedades, sua harmonia em qualquer estrutura, casas, pirâmides e até na marcação de campos. A propósito, as cabanas ucranianas também foram construídas usando a proporção áurea.
No espaço, uma molécula de água ocupa um certo volume e é coberta por uma camada de elétrons na forma de um véu. Se imaginarmos a visão de um modelo hipotético de uma molécula em um plano, então se parece com as asas de uma borboleta, como um cromossomo em forma de X, no qual está registrado o programa de vida de um ser vivo. E este é um fato indicativo de que a própria água é um elemento indispensável de todos os seres vivos.
Se imaginarmos o modelo hipotético de uma molécula de água em volume, então ele transmite a forma de uma pirâmide triangular, que tem 4 faces e cada face tem 3 arestas. Em geometria, uma pirâmide triangular é chamada de tetraedro. Tal estrutura é característica dos cristais.
Assim, a molécula de água forma uma estrutura de canto forte, que retém mesmo quando está em estado de vapor, à beira da transição para o gelo e quando se transforma em gelo.
Se o "esqueleto" da molécula de água é tão estável, então sua "pirâmide" de energia - o tetraedro também permanece inabalável.
Tais propriedades estruturais da molécula de água sob várias condições são explicadas por fortes ligações entre dois átomos de hidrogênio e um átomo de oxigênio. Esta ligação é cerca de 25 vezes mais forte do que a ligação entre moléculas de água vizinhas. Portanto, é mais fácil separar uma molécula de água de outra, por exemplo, quando aquecida, do que destruir a própria molécula de água.
Devido a interações de orientação, indução, dispersão (forças de van der Waals) e ligações de hidrogênio entre átomos de hidrogênio e oxigênio de moléculas vizinhas, as moléculas de água são capazes de se formar como associados aleatórios, ou seja, não possuindo uma estrutura ordenada, e os clusters são associados com uma determinada estrutura.
Segundo as estatísticas, na água comum existem associados aleatórios - 60% (água desestruturada) e clusters - 40% (água estruturada).
Como resultado da pesquisa realizada pelo cientista russo S. V. Zenin, foram descobertos aglomerados de água estáveis e de longa duração.
Zenin descobriu que as moléculas de água inicialmente formam um dodecaedro. Quatro dodecaedros unidos formam o principal elemento estrutural da água - um aglomerado composto por 57 moléculas de água.
Em um aglomerado, os dodecaedros têm faces comuns e seus centros formam um tetraedro regular. Este é um composto a granel de moléculas de água, incluindo hexâmeros, que possui pólos positivos e negativos.
As pontes de hidrogênio permitem que as moléculas de água se combinem de várias maneiras. Devido a isso, uma variedade infinita de aglomerados é observada na água.
Os aglomerados podem interagir entre si devido a ligações de hidrogênio livres, o que leva ao aparecimento de estruturas de segunda ordem na forma de hexágonos. Eles consistem em 912 moléculas de água, que são praticamente incapazes de interação. A vida útil de tal estrutura é muito longa.
Esta estrutura, semelhante a um pequeno cristal de gelo afiado de 6 faces rômbicas, S.V. Zenin o chamou de “o principal elemento estrutural da água”. Numerosos experimentos confirmaram que existem miríades de tais cristais na água.
Esses cristais de gelo quase não interagem entre si, portanto, não formam estruturas estáveis mais complexas e deslizam facilmente suas faces em relação umas às outras, criando fluidez. Nesse sentido, a água se assemelha a uma solução super-resfriada que não pode cristalizar de forma alguma.
