Vă invităm să evaluați pozele finaliștilor care susțin titlul de „Fotograful Anului” de către Royal Photographic Society. Câștigătorul va fi anunțat pe 7 octombrie, iar expoziția celor mai bune lucrări va avea loc în perioada 7 octombrie - 5 ianuarie la Muzeul Științei din Londra.
Ediția PM
Structura cu balon de săpun de Kim Cox
Baloanele de săpun optimizează spațiul din interiorul lor și minimizează suprafața lor pentru un anumit volum de aer. Acest lucru le face un obiect de studiu util în multe domenii, în special în domeniul științei materialelor. Pereții bulelor par să curgă în jos sub acțiunea gravitației: sunt subțiri în partea de sus și groși în partea de jos.
„Marcarea pe moleculele de oxigen” de Yasmine Crawford
Imaginea face parte din cel mai recent proiect major al autorului pentru o diplomă de master în fotografie la Universitatea Falmouth, unde s-a concentrat pe encefalomielita mialgică. Crawford spune că creează imagini care ne conectează la ambiguu și la necunoscut.
„Calm of eternity”, autorul Evgeny Samuchenko
Poza a fost făcută în Himalaya, pe lacul Gosaikunda, la o altitudine de 4400 de metri. Calea Lactee este o galaxie care include sistemul nostru solar: o dâră vagă de lumină pe cerul nopții.
„Confused Flour Beetle” de David Spears
Acest mic gândac dăunător infestează cerealele și produsele din făină. Imaginea a fost realizată cu o micrografie electronică cu scanare și apoi a fost colorată în Photoshop.
Nebuloasa Americii de Nord de Dave Watson
Nebuloasa din America de Nord NGC7000 este o nebuloasă cu emisie din constelația Cygnus. Forma nebuloasei seamănă cu forma Americii de Nord - puteți vedea chiar și Golful Mexic.
Gândacul de cerb de Victor Sikora
Fotograful a folosit microscopia ușoară cu o mărire de cinci ori.
Telescopul Lovell de Marge Bradshaw
„Am fost fascinat de telescopul Lovell de la Jodrell Bank de când l-am văzut într-o excursie școlară”, spune Bradshaw. Ea a vrut să facă câteva fotografii mai detaliate pentru a-i arăta ținuta.
„Meduze cu capul în jos” de Mary Ann Chilton
În loc să înoate, această specie își petrece timpul pulsand în apă. Culoarea meduzelor este rezultatul consumului de alge.
Fizicienii din Statele Unite au reușit să captureze atomi individuali într-o fotografie cu o rezoluție record, relatează Day.Az cu referire la Vesti.ru
Oamenii de știință de la Universitatea Cornell din Statele Unite au reușit să captureze atomi individuali într-o fotografie cu o rezoluție record de mai puțin de jumătate de angstrom (0,39 Å). Fotografiile anterioare aveau jumătate din rezoluție - 0,98 Å.
Microscoapele electronice puternice care pot vedea atomii există de o jumătate de secol, dar rezoluția lor este limitată de lungimea de undă mare a luminii vizibile, care este mai mare decât diametrul unui atom mediu.
Prin urmare, oamenii de știință folosesc un fel de analog de lentile care focalizează și măresc imaginea la microscoapele electronice - sunt un câmp magnetic. Cu toate acestea, fluctuațiile câmpului magnetic distorsionează rezultatul. Pentru a elimina distorsiunile, se folosesc dispozitive suplimentare care corectează câmpul magnetic, dar în același timp cresc complexitatea designului microscopului electronic.
Anterior, fizicienii de la Universitatea Cornell au dezvoltat Electron Microscope Pixel Array Detector (EMPAD), care înlocuiește un sistem complex de generatoare care concentrează electronii de intrare cu o singură matrice mică de 128x128 pixeli care este sensibilă la electronii individuali. Fiecare pixel înregistrează unghiul de reflexie a electronilor; Cunoscând-o, oamenii de știință care folosesc tehnica ptiicografiei reconstruiesc caracteristicile electronilor, inclusiv coordonatele punctului din care a fost eliberat.
Atomi la cea mai mare rezoluție
David A. Muller şi colab. Natura, 2018.
În vara lui 2018, fizicienii au decis să îmbunătățească calitatea imaginilor rezultate la o rezoluție record până în prezent. Oamenii de știință au fixat o foaie de material 2D - sulfură de molibden MoS2 - pe un fascicul mobil și au eliberat fascicule de electroni rotind fasciculul în unghiuri diferite față de sursa de electroni. Folosind EMPAD și ptiicografie, oamenii de știință au determinat distanțele dintre atomii individuali de molibden și au obținut o imagine cu o rezoluție record de 0,39 Å.
„De fapt, am creat cel mai mic conducător din lume”, explică Sol Gruner (Sol Gruner), unul dintre autorii experimentului. În imaginea rezultată, a fost posibil să se vadă atomi de sulf cu o rezoluție record de 0,39 Å. Mai mult, chiar am reușit să vedem locul unde lipsește un astfel de atom (indicat de o săgeată).
Atomi de sulf la rezoluție record
Până acum, oamenii de știință nu puteau decât să presupună prezența structurilor moleculare. Astăzi, cu ajutorul microscopiei cu forță atomică, legăturile atomice individuale (fiecare de câteva zeci de milionatimi de milimetru lungime) care leagă o moleculă (26 de atomi de carbon și 14 atomi de hidrogen) pot fi văzute destul de clar.
Inițial, echipa a vrut să lucreze cu structuri realizate din grafen, un material cu un singur strat în care atomii de carbon sunt aranjați în modele hexagonale. Formând faguri de carbon, atomii sunt rearanjați dintr-un lanț liniar în hexagoane; această reacție poate produce mai multe molecule diferite.
Felix Fischer, chimist la Universitatea din California din Berkeley, și colegii săi au vrut să vizualizeze moleculele pentru a se asigura că au reușit să le facă corect.
O moleculă inelată, care conține carbon, prezentată înainte și după reorganizare cu cei mai obișnuiți doi produși de reacție la temperaturi peste 90 de grade Celsius. Dimensiune: 3 angstroms sau trei până la zece miliarde de metru diametru.
Pentru a documenta rețeta de grafen, Fisher avea nevoie de un dispozitiv de imagistică puternic și a apelat la un microscop cu forță atomică pe care îl avea Michael Crommie de la laboratorul Universității din California.
Microscopia cu forță atomică fără contact (NC-AFM) folosește un senzor foarte subțire și sensibil pentru a detecta forța electrică generată de molecule. Vârful se mișcă aproape de suprafața moleculei, fiind deviat de diferite sarcini, creând o imagine a modului în care se mișcă atomii.
Vârful cu un singur atom al unui microscop cu forță atomică fără contact „sondează” suprafața cu un ac ascuțit. Acul se deplasează de-a lungul suprafeței obiectului studiat, la fel cum acul fonografului trece prin canelurile unei discuri. Pe lângă atomi, este posibil să se „sondeze” legăturile atomice
Deci, echipa a reușit nu numai să vizualizeze atomii de carbon, ci și legăturile dintre ei create de electronii împărtășiți. Ei au plasat structuri inele de carbon pe o placă de argint și au încălzit-o pentru a reorganiza molecula. Produșii de reacție refrigerați au conținut trei produse neașteptate și doar o moleculă așteptată de oamenii de știință.
Molecula de apă H2O constă dintr-un atom de oxigen legat covalent la doi atomi de hidrogen.În molecula de apă, personajul principal este atomul de oxigen.
Deoarece atomii de hidrogen se resping reciproc, unghiul dintre legăturile chimice (liniile care leagă nucleele atomilor) hidrogen - oxigen nu este drept (90 °), ci puțin mai mult - 104,5 °.
Legăturile chimice din molecula de apă sunt polare, deoarece oxigenul trage electronii încărcați negativ spre sine, iar hidrogenul trage electronii încărcați pozitiv. Ca urmare, o sarcină negativă în exces se acumulează în apropierea atomului de oxigen, iar o sarcină pozitivă în apropierea atomilor de hidrogen.
Prin urmare, întreaga moleculă de apă este un dipol, adică o moleculă cu doi poli opuși. Structura dipolului moleculei de apă determină în mare măsură proprietățile sale neobișnuite.
Molecula de apă este un diamagnet.
Dacă conectați epicentrii sarcinilor pozitive și negative cu linii drepte, obțineți o figură geometrică tridimensională - un tetraedru. Aceasta este structura moleculei de apă în sine.
Când starea moleculei de apă se schimbă, lungimea laturilor și unghiul dintre ele se modifică în tetraedru.
De exemplu, dacă o moleculă de apă este în stare de vapori, atunci unghiul format de laturile sale este de 104°27". În stare de apă, unghiul este de 105°03". Și în starea de gheață, unghiul este de 109,5°.
Geometria și dimensiunile moleculei de apă pentru diferite stări
a - pentru starea de vapori
b - pentru cel mai scăzut nivel de vibrație
c - pentru un nivel apropiat de formarea unui cristal de gheață, când geometria moleculei de apă corespunde cu geometria a două triunghiuri egiptene cu un raport de aspect de 3: 4: 5
d - pentru starea de gheață.
Dacă împărțim aceste unghiuri la jumătate, obținem unghiurile:
104°27": 2 = 52°13",
105°03": 2 = 52°31",
106°16": 2 = 53°08",
109,5°: 2 = 54°32".
Aceasta înseamnă că printre modelele geometrice ale moleculei de apă și gheață se numără faimosul triunghi egiptean, care se bazează pe raportul de aur - lungimile laturilor sunt legate ca 3:4:5 cu un unghi de 53 ° 08".
Molecula de apă capătă structura raportului de aur pe parcurs, când apa se transformă în gheață, și invers, când gheața se topește. Evident, apa de topire este apreciată pentru această stare atunci când structura ei în construcție are proporțiile secțiunii de aur.
Acum devine clar că faimosul triunghi egiptean cu un raport de aspect de 3:4:5 este „preluat” dintr-una dintre stările moleculei de apă. Aceeași geometrie a moleculei de apă este formată din două triunghiuri dreptunghiulare egiptene cu un picior comun egal cu 3.
Molecula de apă, care se bazează pe raportul de aur, este o manifestare fizică a Naturii Divine, care este implicată în crearea vieții. De aceea natura pământească conține armonia care este inerentă întregului cosmos.
Și astfel egiptenii antici au zeificat numerele 3, 4, 5, iar triunghiul însuși a fost considerat sacru și a încercat să-și pună proprietățile, armonia în orice structură, case, piramide și chiar în marcarea câmpurilor. Apropo, colibe ucrainene au fost construite și folosind raportul de aur.
În spațiu, o moleculă de apă ocupă un anumit volum și este acoperită cu o înveliș de electroni sub formă de văl. Dacă ne imaginăm vederea unui model ipotetic al unei molecule într-un avion, atunci arată ca aripile unui fluture, ca un cromozom în formă de X, în care este înregistrat programul de viață al unei ființe vii. Și acesta este un fapt indicativ că apa însăși este un element indispensabil al tuturor ființelor vii.
Dacă ne imaginăm modelul ipotetic al unei molecule de apă în volum, atunci acesta prezintă forma unei piramide triunghiulare, care are 4 fețe, iar fiecare față are 3 muchii. În geometrie, o piramidă triunghiulară se numește tetraedru. O astfel de structură este caracteristică cristalelor.
Astfel, molecula de apă formează o structură puternică de colț, pe care o reține chiar și atunci când se află în stare de vapori, în pragul trecerii la gheață și când se transformă în gheață.
Dacă „scheletul” moleculei de apă este atât de stabil, atunci „piramida” sa de energie - și tetraedrul stă de neclintit.
Astfel de proprietăți structurale ale moleculei de apă în diferite condiții sunt explicate prin legături puternice între doi atomi de hidrogen și un atom de oxigen. Această legătură este de aproximativ 25 de ori mai puternică decât legătura dintre moleculele de apă adiacente. Prin urmare, este mai ușor să separați o moleculă de apă de alta, de exemplu, atunci când este încălzită, decât să distrugeți molecula de apă în sine.
Datorită interacțiunilor de orientare, inducție, dispersie (forțe van der Waals) și legături de hidrogen dintre atomii de hidrogen și oxigen ai moleculelor învecinate, moleculele de apă se pot forma ca asociați aleatori, de exemplu. neavând o structură ordonată, iar clusterele sunt asociați care au o anumită structură.
Conform statisticilor, în apa obișnuită există asociați aleatori - 60% (apa destructurată) și clustere - 40% (apa structurată).
În urma cercetărilor efectuate de omul de știință rus S. V. Zenin, au fost descoperite grupuri de apă stabile cu viață lungă.
Zenin a descoperit că moleculele de apă formează inițial un dodecaedru. Patru dodecaedre care se unesc formează principalul element structural al apei - un grup format din 57 de molecule de apă.
Într-un grup, dodecaedrele au fețe comune, iar centrele lor formează un tetraedru obișnuit. Acesta este un compus în vrac de molecule de apă, inclusiv hexameri, care are poli pozitivi și negativi.
Punțile de hidrogen permit moleculelor de apă să se combine într-o varietate de moduri. Datorită acestui fapt, în apă se observă o varietate infinită de clustere.
Clusterele pot interacționa între ele datorită legăturilor de hidrogen libere, ceea ce duce la apariția unor structuri de ordinul doi sub formă de hexagoane. Ele constau din 912 molecule de apă, care sunt practic incapabile de interacțiune. Durata de viață a unei astfel de structuri este foarte lungă.
Această structură, asemănătoare unui mic cristal de gheață ascuțit de 6 fețe rombice, S.V. Zenin l-a numit „elementul structural principal al apei.” Numeroase experimente au confirmat că există miriade de astfel de cristale în apă.
Aceste cristale de gheață aproape că nu interacționează între ele, prin urmare nu formează structuri mai complexe mai stabile și își alunecă cu ușurință fețele unul față de celălalt, creând fluiditate. În acest sens, apa seamănă cu o soluție suprarăcită care nu se poate cristaliza în niciun fel.
