อะตอมและโมเลกุล ภาพแรกของโลกเกี่ยวกับพันธะอะตอมของโมเลกุลก่อนและหลังปฏิกิริยา ภาพถ่ายของอะตอมและโมเลกุล

การนำเสนออื่น ๆ เกี่ยวกับฟิสิกส์โมเลกุล

"Nuclear Binding Energy" - ธาตุที่มีเลขมวลตั้งแต่ 50 ถึง 60 จะมีพลังงานยึดเหนี่ยวสูงสุด (8.6 MeV/นิวคลีออน) - มวลมวลสาร แรงคูลอมบ์มีแนวโน้มที่จะทำลายนิวเคลียส พลังงานยึดเหนี่ยวของนิวคลีออนบนพื้นผิวนั้นน้อยกว่าของนิวคลีออนภายในนิวเคลียส Uchim.net. พลังงานยึดเหนี่ยวของนิวเคลียสของอะตอม พลังงานยึดเหนี่ยวจำเพาะ สมการของไอน์สไตน์ระหว่างมวลกับพลังงาน:

"โครงสร้างของนิวเคลียสของอะตอม" - ไกเกอร์เคาน์เตอร์ห้องเมฆ เรเดียม (รัศมี). แอปพลิเคชัน กัมมันตภาพรังสี. Marie Sklodowska-Curie และ Pierre Curie เบคเคอเรล อองตวน อองรี - พ.ศ. 2440 เทอร์โมนิวเคลียร์ฟิวชันเป็นปฏิกิริยาฟิวชันของนิวเคลียสของแสง M-mass number - มวลของนิวเคลียส, จำนวนนิวคลีออน, จำนวนนิวตรอน M-Z พอโลเนียม. ปฏิกิริยานิวเคลียร์ลูกโซ่

"การประยุกต์ใช้โฟโตอิเล็กทริก" - สถาบันการศึกษาของรัฐ NPO Professional Lyceum No. 15 ประวัติความเป็นมาของการค้นพบและการศึกษาปรากฏการณ์โฟโตอิเล็กทริก เสร็จสมบูรณ์โดย: อาจารย์วิชาฟิสิกส์ Varlamova Marina Viktorovna สมการของไอน์สไตน์สำหรับเอฟเฟกต์โฟโตอิเล็กทริก A. Einstein การสังเกตผลโฟโตอิเล็กทริก สโตเลตอฟ เอ.จี. ความแรงของกระแสอิ่มตัวเป็นสัดส่วนกับความเข้มของรังสีที่ตกกระทบบนแคโทด

"โครงสร้างของนิวเคลียสของอะตอม" - ก. 10 -12 การเปลี่ยนแปลงกัมมันตภาพรังสีของนิวเคลียสของอะตอม ดังนั้น รังสีประกอบด้วยกระแสของอนุภาคบวก ลบ และเป็นกลาง 13 - 15. พ.ศ. 2439 อองรี เบคเคอเรล (ฝรั่งเศส) ค้นพบปรากฏการณ์กัมมันตภาพรังสี แสดงว่า - , มีมวล? 01.00 น. และประจุจะเท่ากับประจุของอิเล็กตรอน 5. อะตอมเป็นกลางเพราะ ประจุของนิวเคลียสเท่ากับประจุทั้งหมดของอิเล็กตรอน

"องค์ประกอบของนิวเคลียสของอะตอม" - เลขมวล NUCLEAR FORCES - แรงดึงดูดที่ผูกโปรตอนและนิวตรอนในนิวเคลียส กองกำลังนิวเคลียร์ แบบฟอร์มทั่วไปการกำหนดหลัก หมายเลขค่าธรรมเนียม จำนวนประจุเท่ากับประจุของนิวเคลียสซึ่งแสดงเป็นประจุไฟฟ้าเบื้องต้น จำนวนประจุจะเท่ากับเลขลำดับขององค์ประกอบทางเคมี มากกว่ากองกำลังคูลอมบ์หลายเท่า

"การสังเคราะห์พลาสม่า" - ระยะเวลาก่อสร้าง 8-10 ปี ขอขอบคุณสำหรับความสนใจของคุณ. การก่อสร้างและโครงสร้างพื้นฐานของ ITER การสร้าง TOKAMAK. พารามิเตอร์การออกแบบของ ITER การสร้าง ITER (ITER) 5. ราคาโดยประมาณ 5 พันล้านยูโร อาวุธเทอร์โมนิวเคลียร์ การมีส่วนร่วมของรัสเซียต่อเครื่องปฏิกรณ์ ITER 2. ข้อดีของพลังงานแสนสาหัส ข้อกำหนดด้านพลังงาน

อะตอมไฮโดรเจนจับเมฆอิเล็กตรอน และแม้ว่านักฟิสิกส์สมัยใหม่จะสามารถกำหนดรูปร่างของโปรตอนได้โดยใช้เครื่องเร่งอนุภาค แต่ดูเหมือนว่าอะตอมของไฮโดรเจนจะยังคงเป็นวัตถุที่เล็กที่สุด ซึ่งเป็นภาพที่สมเหตุสมผลที่จะเรียกว่าภาพถ่าย Lenta.ru นำเสนอภาพรวม วิธีการที่ทันสมัยการถ่ายภาพพิภพ

พูดอย่างเคร่งครัดแทบไม่มีการถ่ายภาพธรรมดาเหลืออยู่ในปัจจุบัน รูปภาพที่เรามักเรียกว่ารูปถ่ายและสามารถพบได้ ตัวอย่างเช่น ในเรียงความรูปภาพ Lenta.ru ใด ๆ ที่จริงแล้วเป็นแบบจำลองคอมพิวเตอร์ เมทริกซ์ที่ไวต่อแสงในอุปกรณ์พิเศษ (ตามเนื้อผ้ายังคงเรียกว่า "กล้อง") กำหนดการกระจายเชิงพื้นที่ของความเข้มแสงในช่วงสเปกตรัมที่แตกต่างกันหลายช่วง อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ควบคุมเก็บข้อมูลนี้ในรูปแบบดิจิทัล และวงจรอิเล็กทรอนิกส์อื่นตาม ข้อมูลนี้ให้คำสั่งทรานซิสเตอร์ในจอแสดงผลคริสตัลเหลว . ฟิล์ม กระดาษ โซลูชั่นพิเศษสำหรับการประมวลผล - ทั้งหมดนี้กลายเป็นสิ่งแปลกใหม่ และถ้าเราจำความหมายที่แท้จริงของคำได้ การถ่ายภาพก็คือ "การวาดภาพด้วยแสง" จะว่าอย่างไรนักวิทยาศาสตร์ทำสำเร็จ ถ่ายรูปอะตอม เป็นไปได้ด้วยจำนวนที่พอเหมาะของความธรรมดาเท่านั้น

มากกว่าครึ่งของภาพทางดาราศาสตร์ทั้งหมดถูกถ่ายโดยกล้องโทรทรรศน์อินฟราเรด อัลตราไวโอเลต และเอ็กซ์เรย์ กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนไม่ได้ฉายรังสีด้วยแสง แต่ฉายด้วยลำแสงอิเล็กตรอน ในขณะที่กล้องจุลทรรศน์กำลังอะตอมจะสแกนการบรรเทาตัวอย่างด้วยเข็ม มีกล้องจุลทรรศน์เอ็กซ์เรย์และเครื่องสแกนภาพด้วยคลื่นสนามแม่เหล็ก อุปกรณ์ทั้งหมดเหล่านี้ให้ภาพที่แม่นยำของวัตถุต่างๆ และถึงแม้จะไม่จำเป็นต้องพูดถึง "การวาดภาพด้วยแสง" ที่นี่ แต่เรายังอนุญาตให้ตัวเองเรียกภาพดังกล่าวว่ารูปถ่าย

การทดลองโดยนักฟิสิกส์เพื่อกำหนดรูปร่างของโปรตอนหรือการกระจายของควาร์กภายในอนุภาคจะยังคงอยู่เบื้องหลัง เรื่องราวของเราจะจำกัดอยู่ที่ขนาดของอะตอม

เลนส์ไม่เคยเก่า

เมื่อปรากฏให้เห็นในช่วงครึ่งหลังของศตวรรษที่ 20 กล้องจุลทรรศน์แบบออปติคัลยังคงมีพื้นที่ให้พัฒนา ช่วงเวลาชี้ขาดทางชีววิทยาและ การวิจัยทางการแพทย์คือการเกิดขึ้นของสีย้อมเรืองแสงและวิธีการที่อนุญาตให้เลือกฉลากของสารบางชนิด มันไม่ใช่ "แค่ทาสีใหม่" แต่เป็นการปฏิวัติอย่างแท้จริง

ตรงกันข้ามกับความเข้าใจผิดทั่วไป การเรืองแสงไม่ใช่การเรืองแสงในความมืดเลย (ส่วนหลังเรียกว่าการเรืองแสง) นี่คือปรากฏการณ์ของการดูดกลืนควอนตัมของพลังงานบางอย่าง (เช่น แสงสีน้ำเงิน) กับการปล่อยพลังงานควอนตัมอื่น ๆ ที่ต่ำกว่าตามมา และด้วยเหตุนี้ แสงที่แตกต่างกัน (เมื่อดูดซับสีน้ำเงิน สีเขียวจะถูกปล่อยออกมา) หากคุณใส่ฟิลเตอร์ที่ยอมให้เฉพาะควอนตาที่ปล่อยออกมาจากสีย้อมเท่านั้นที่จะผ่านเข้าไปและปิดกั้นแสงที่ทำให้เกิดการเรืองแสงได้ คุณจะเห็นพื้นหลังสีเข้มที่มีจุดสีสว่าง และสีย้อมก็สามารถเลือกสีตัวอย่างได้อย่างมาก .

ตัวอย่างเช่น คุณสามารถระบายสีโครงร่างไซโตเซลล์ของเซลล์ประสาทเป็นสีแดง เน้นไซแนปส์เป็นสีเขียว และไฮไลท์นิวเคลียสเป็นสีน้ำเงิน คุณสามารถสร้างฉลากเรืองแสงที่จะช่วยให้คุณตรวจจับตัวรับโปรตีนบนเมมเบรนหรือโมเลกุลที่สังเคราะห์โดยเซลล์ภายใต้เงื่อนไขบางประการได้ วิธีการย้อมสีอิมมูโนฮิสโตเคมีได้ปฏิวัติวิทยาศาสตร์ทางชีววิทยา และเมื่อวิศวกรพันธุวิศวกรรมได้เรียนรู้วิธีสร้างสัตว์ดัดแปรพันธุกรรมด้วยโปรตีนเรืองแสง วิธีการนี้ก็ประสบกับการเกิดใหม่ เช่น หนูที่มีเซลล์ประสาทที่ทาสีด้วยสีต่างๆ กลายเป็นความจริง เป็นต้น

นอกจากนี้ วิศวกรยังได้คิดค้น (และฝึกฝน) วิธีการที่เรียกว่ากล้องจุลทรรศน์คอนโฟคอล สาระสำคัญอยู่ที่ความจริงที่ว่ากล้องจุลทรรศน์มุ่งเน้นไปที่ชั้นที่บางมาก และไดอะแฟรมพิเศษจะตัดแสงที่สร้างโดยวัตถุที่อยู่นอกชั้นนี้ กล้องจุลทรรศน์ดังกล่าวสามารถสแกนตัวอย่างจากบนลงล่างได้ตามลำดับ และรับภาพซ้อน ซึ่งเป็นพื้นฐานสำเร็จรูปสำหรับแบบจำลองสามมิติ

การใช้เลเซอร์และระบบควบคุมลำแสงออปติคอลที่ซับซ้อนทำให้สามารถแก้ปัญหาการซีดจางของสีย้อมและทำให้ตัวอย่างทางชีววิทยาที่ละเอียดอ่อนแห้งได้ภายใต้แสงจ้า: ลำแสงเลเซอร์จะสแกนตัวอย่างเฉพาะเมื่อจำเป็นสำหรับการถ่ายภาพเท่านั้น และเพื่อไม่ให้เสียเวลาและความพยายามในการตรวจสอบการเตรียมการขนาดใหญ่ผ่านช่องมองภาพที่มีขอบเขตการมองเห็นแคบ วิศวกรจึงเสนอระบบการสแกนอัตโนมัติ: คุณสามารถวางแก้วที่มีตัวอย่างบนระยะวัตถุของกล้องจุลทรรศน์สมัยใหม่ และ อุปกรณ์จะจับภาพพาโนรามาขนาดใหญ่ของตัวอย่างทั้งหมดโดยอิสระ ในขณะเดียวกัน ใน สถานที่ที่เหมาะสมมันจะโฟกัสแล้วติดหลายเฟรมเข้าด้วยกัน

กล้องจุลทรรศน์บางตัวสามารถรองรับหนู หนู หนู หรือสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลังขนาดเล็กเป็นอย่างน้อย อื่น ๆ เพิ่มขึ้นเล็กน้อย แต่รวมกับเครื่องเอ็กซ์เรย์ เพื่อขจัดสัญญาณรบกวนจากการสั่นสะเทือน โต๊ะพิเศษจำนวนมากถูกติดตั้งบนโต๊ะพิเศษที่มีน้ำหนักหลายตันในอาคารพร้อมปากน้ำที่มีการควบคุมอย่างระมัดระวัง ค่าใช้จ่ายของระบบดังกล่าวสูงกว่าค่าใช้จ่ายของกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนอื่น ๆ และการแข่งขันเพื่อกรอบที่สวยงามที่สุดได้กลายเป็นประเพณีมาช้านาน นอกจากนี้ การปรับปรุงเลนส์ยังดำเนินต่อไป: จากการค้นหา พันธุ์ที่ดีที่สุดกระจกและการเลือกเลนส์ที่ผสมผสานกันอย่างลงตัว วิศวกรได้ก้าวไปสู่วิธีการโฟกัสแสง

เราได้ระบุรายละเอียดทางเทคนิคจำนวนหนึ่งไว้โดยเฉพาะเพื่อแสดงให้เห็นว่าความก้าวหน้าในการวิจัยทางชีววิทยามีความเกี่ยวข้องกับความก้าวหน้าในด้านอื่นๆ มาเป็นเวลานาน หากไม่มีคอมพิวเตอร์ที่สามารถนับจำนวนเซลล์ที่มีรอยเปื้อนได้โดยอัตโนมัติในภาพถ่ายหลายร้อยภาพ ซูเปอร์ไมโครสโคปก็มีประโยชน์น้อยมาก และหากปราศจากสีย้อมเรืองแสง เซลล์ทั้งหมดนับล้านจะแยกไม่ออกจากกัน ดังนั้นแทบจะแทบจะเป็นไปไม่ได้เลยที่จะติดตามการก่อตัวของเซลล์ใหม่หรือการตายของเซลล์เก่า

อันที่จริง กล้องจุลทรรศน์ตัวแรกเป็นแคลมป์ที่มีเลนส์ทรงกลมติดอยู่ อะนาล็อกของกล้องจุลทรรศน์ดังกล่าวสามารถเป็นไพ่ธรรมดาที่มีรูและหยดน้ำ ตามรายงานบางฉบับ อุปกรณ์ดังกล่าวถูกใช้โดยนักขุดทองใน Kolyma แล้วในศตวรรษที่ผ่านมา

เกินขีดจำกัดการเลี้ยวเบน

กล้องจุลทรรศน์แบบออปติคัลมีข้อเสียเปรียบพื้นฐาน ความจริงก็คือเป็นไปไม่ได้ที่จะฟื้นฟูรูปร่างของวัตถุเหล่านั้นที่กลายเป็นว่ามีขนาดเล็กกว่าความยาวคลื่นจากรูปร่างของคลื่นแสงมาก: คุณสามารถลองตรวจสอบพื้นผิวที่ละเอียดของวัสดุด้วยมือของคุณใน a ถุงมือเชื่อมแบบหนา

ข้อจำกัดที่เกิดจากการเลี้ยวเบนถูกเอาชนะไปบางส่วนแล้ว และไม่ละเมิดกฎของฟิสิกส์ สถานการณ์สองประการช่วยให้กล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงดำดิ่งภายใต้อุปสรรคการเลี้ยวเบน: ความจริงที่ว่าระหว่างควอนตั้มเรืองแสงนั้นถูกปล่อยออกมาจากโมเลกุลของสีย้อมแต่ละโมเลกุล (ซึ่งอาจค่อนข้างห่างไกลจากกัน) และความจริงที่ว่าเมื่อซ้อนคลื่นแสงเข้าด้วยกันจึงเป็นไปได้ที่จะได้ความสว่าง จุดที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเล็กกว่าความยาวคลื่น

เมื่อซ้อนทับกัน คลื่นแสงสามารถหักล้างซึ่งกันและกันได้ ดังนั้น พารามิเตอร์การส่องสว่างของตัวอย่างจึงทำให้พื้นที่ที่เล็กที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ตกลงไปในบริเวณสว่าง เมื่อใช้ร่วมกับอัลกอริธึมทางคณิตศาสตร์ที่สามารถลบภาพซ้อนได้ เช่น การให้แสงแบบมีทิศทางจะช่วยปรับปรุงคุณภาพของภาพได้อย่างมาก เป็นไปได้ที่จะตรวจสอบโครงสร้างภายในเซลล์ด้วยกล้องจุลทรรศน์แบบออปติคัลและแม้กระทั่ง (รวมวิธีการที่อธิบายไว้กับกล้องจุลทรรศน์แบบคอนโฟคอล) เพื่อให้ได้ภาพสามมิติ

กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนก่อนเครื่องมืออิเล็กทรอนิกส์

เพื่อที่จะค้นพบอะตอมและโมเลกุล นักวิทยาศาสตร์ไม่จำเป็นต้องมองดูพวกมัน - ทฤษฎีโมเลกุลไม่จำเป็นต้องเห็นวัตถุ แต่จุลชีววิทยาเกิดขึ้นได้หลังจากการประดิษฐ์กล้องจุลทรรศน์เท่านั้น ดังนั้น ในตอนแรก กล้องจุลทรรศน์มีความเกี่ยวข้องอย่างแม่นยำกับยาและชีววิทยา: นักฟิสิกส์และนักเคมีที่ศึกษาวัตถุขนาดเล็กกว่ามากที่จัดการโดยวิธีอื่น เมื่อพวกเขาต้องการดูพิภพเล็กด้วย ข้อจำกัดการเลี้ยวเบนกลายเป็นปัญหาร้ายแรง โดยเฉพาะอย่างยิ่งเนื่องจากวิธีการของกล้องจุลทรรศน์เรืองแสงที่อธิบายข้างต้นยังไม่ทราบ และไม่มีความรู้สึกเล็กน้อยในการเพิ่มความละเอียดจาก 500 เป็น 100 นาโนเมตรหากวัตถุที่จะต้องพิจารณายิ่งน้อยลง!

นักฟิสิกส์จากเยอรมนีรู้ว่าอิเล็กตรอนสามารถแสดงพฤติกรรมได้ทั้งในรูปคลื่นและอนุภาค นักฟิสิกส์จากเยอรมนีจึงสร้างเลนส์อิเล็กตรอนขึ้นในปี 1926 แนวคิดที่เป็นรากฐานนั้นง่ายมากและเข้าใจได้สำหรับเด็กนักเรียนทุกคน เนื่องจากสนามแม่เหล็กไฟฟ้าเบี่ยงเบนอิเล็กตรอน จึงสามารถนำมาใช้เพื่อเปลี่ยนรูปร่างของลำอนุภาคเหล่านี้ได้โดยการดึงออกจากกัน หรือในทางกลับกัน เพื่อลดขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของ ลำแสง ห้าปีต่อมา ในปี 1931 Ernst Ruska และ Max Knoll ได้สร้างกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนเครื่องแรกของโลก ในอุปกรณ์ ตัวอย่างแรกถูกส่องสว่างด้วยลำแสงอิเล็กตรอน จากนั้นเลนส์อิเล็กตรอนขยายลำแสงที่ผ่านเข้ามาก่อนที่จะตกลงไปบนหน้าจอเรืองแสงพิเศษ กล้องจุลทรรศน์ตัวแรกให้กำลังขยาย 400 เท่า แต่การเปลี่ยนแสงด้วยอิเล็กตรอนเป็นการปูทางสำหรับการถ่ายภาพด้วยกำลังขยายนับแสนครั้ง: นักออกแบบต้องเอาชนะอุปสรรคทางเทคนิคเพียงเล็กน้อยเท่านั้น

กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนทำให้สามารถตรวจสอบโครงสร้างของเซลล์ในคุณภาพที่ไม่สามารถบรรลุได้ก่อนหน้านี้ แต่จากภาพนี้ เป็นไปไม่ได้ที่จะเข้าใจอายุของเซลล์และการมีอยู่ของโปรตีนบางชนิดในเซลล์ และข้อมูลนี้จำเป็นอย่างยิ่งสำหรับนักวิทยาศาสตร์

กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนสามารถถ่ายภาพไวรัสได้ในระยะใกล้ มีการดัดแปลงอุปกรณ์ต่างๆ ที่ไม่เพียงแต่ส่องผ่านส่วนที่บางเท่านั้น แต่ยังต้องพิจารณาใน "แสงสะท้อน" ด้วย (แน่นอนว่าในอิเล็กตรอนสะท้อนกลับ) เราจะไม่พูดถึงรายละเอียดเกี่ยวกับตัวเลือกทั้งหมดสำหรับกล้องจุลทรรศน์ แต่เราทราบว่าเมื่อเร็ว ๆ นี้นักวิจัยได้เรียนรู้วิธีคืนค่ารูปภาพจากรูปแบบการเลี้ยวเบน

สัมผัสไม่เห็น

การปฏิวัติอีกประการหนึ่งเกิดขึ้นจากการสูญเสียหลักการของ "การส่องสว่างและดู" อีกต่อไป กล้องจุลทรรศน์แรงปรมาณู และกล้องจุลทรรศน์แบบอุโมงค์สแกน จะไม่ส่องแสงบนพื้นผิวของตัวอย่างอีกต่อไป ในทางกลับกัน เข็มที่บางเป็นพิเศษจะเคลื่อนผ่านพื้นผิว ซึ่งกระเด้งได้อย่างแท้จริงแม้กระแทกขนาดอะตอมเดียว

โดยไม่ต้องลงลึกถึงรายละเอียดของวิธีการดังกล่าวทั้งหมด เราสังเกตสิ่งสำคัญ: เข็มของกล้องจุลทรรศน์แบบเจาะอุโมงค์ไม่เพียงเคลื่อนที่ไปตามพื้นผิวได้เท่านั้น แต่ยังใช้เพื่อจัดเรียงอะตอมใหม่จากที่หนึ่งไปยังอีกที่หนึ่ง นี่คือวิธีที่นักวิทยาศาสตร์สร้างจารึก ภาพวาด และแม้แต่การ์ตูน โดยที่เด็กผู้ชายที่วาดรูปเล่นกับอะตอม อะตอมซีนอนของจริงลากโดยปลายกล้องจุลทรรศน์แบบอุโมงค์สแกน

กล้องจุลทรรศน์แบบเจาะอุโมงค์ถูกเรียกเนื่องจากใช้ผลของกระแสในอุโมงค์ที่ไหลผ่านเข็ม: อิเล็กตรอนจะผ่านช่องว่างระหว่างเข็มและพื้นผิวอันเนื่องมาจากผลของการขุดอุโมงค์ที่ทำนายโดยกลศาสตร์ควอนตัม อุปกรณ์นี้ต้องใช้เครื่องดูดฝุ่นในการทำงาน

กล้องจุลทรรศน์แรงปรมาณู (AFM) มีความต้องการน้อยกว่ามากในสภาวะแวดล้อม - สามารถทำงานได้ (โดยมีข้อจำกัดหลายประการ) โดยไม่ต้องสูบลม ในแง่หนึ่ง AFM เป็นผู้สืบทอดนาโนเทคโนโลยีต่อแผ่นเสียง เข็มที่ติดตั้งบนโครงยึดเสาเข็มที่บางและยืดหยุ่นได้ ( เท้าแขนและมี "แท่น") เคลื่อนที่ไปตามพื้นผิวโดยไม่ใช้แรงดันไฟฟ้าและติดตามการบรรเทาตัวอย่างในลักษณะเดียวกับที่เข็มแผ่นเสียงเคลื่อนไปตามร่องของแผ่นเสียง การโค้งงอของคานรับน้ำหนักทำให้กระจกที่จับจ้องอยู่นั้นเบี่ยงเบน กระจกจะเบี่ยงเบนลำแสงเลเซอร์ และทำให้สามารถกำหนดรูปร่างของตัวอย่างภายใต้การศึกษาได้อย่างแม่นยำมาก สิ่งสำคัญคือการมีระบบการเคลื่อนเข็มที่แม่นยำพอสมควร ตลอดจนการจัดหาเข็มที่ต้องมีความคมอย่างสมบูรณ์ รัศมีความโค้งที่ปลายเข็มดังกล่าวต้องไม่เกินหนึ่งนาโนเมตร

AFM ช่วยให้คุณเห็นอะตอมและโมเลกุลแต่ละตัวได้ แต่เช่นเดียวกับกล้องจุลทรรศน์แบบเจาะอุโมงค์ มันไม่อนุญาตให้คุณมองใต้พื้นผิวของตัวอย่าง กล่าวอีกนัยหนึ่ง นักวิทยาศาสตร์ต้องเลือกระหว่างความสามารถในการมองเห็นอะตอมและความสามารถในการศึกษาวัตถุทั้งหมด อย่างไรก็ตาม แม้แต่สำหรับกล้องจุลทรรศน์แบบออปติคัล ด้านในของตัวอย่างที่ศึกษานั้นไม่สามารถเข้าถึงได้เสมอไป เนื่องจากแร่ธาตุหรือโลหะมักจะส่งผ่านแสงได้ไม่ดี นอกจากนี้ การถ่ายภาพอะตอมยังมีปัญหาอยู่ เนื่องจากวัตถุเหล่านี้ดูเหมือนลูกบอลธรรมดา รูปทรงของเมฆอิเล็กตรอนจะไม่ปรากฏให้เห็นในภาพดังกล่าว

การแผ่รังสีซิงโครตรอนซึ่งเกิดขึ้นระหว่างการชะลอตัวของอนุภาคประจุไฟฟ้าที่กระจายตัวด้วยเครื่องเร่งอนุภาค ทำให้สามารถศึกษาซากสัตว์ดึกดำบรรพ์ที่กลายเป็นหินได้ โดยการหมุนตัวอย่างภายใต้รังสีเอกซ์ เราจะได้ภาพโทโมแกรมสามมิติ นี่คือวิธีการ ตัวอย่างเช่น สมองถูกพบในกระโหลกของปลาที่สูญพันธุ์ไปเมื่อ 300 ล้านปีก่อน คุณสามารถทำได้โดยไม่ต้องหมุน หากการลงทะเบียนของรังสีที่ส่งผ่านคือการแก้ไขรังสีเอกซ์ที่กระจัดกระจายเนื่องจากการเลี้ยวเบน

และนี่ไม่ใช่ความเป็นไปได้ทั้งหมดที่รังสีเอกซ์จะเปิดออก เมื่อฉายรังสีด้วยวัสดุจำนวนมากเรืองแสงและธรรมชาติของการเรืองแสงสามารถนำมาใช้เพื่อกำหนด องค์ประกอบทางเคมีสาร: ด้วยวิธีนี้ นักวิทยาศาสตร์จะระบายสีสิ่งประดิษฐ์โบราณ ผลงานของอาร์คิมิดีสที่ถูกลบไปในยุคกลาง หรือแต่งสีขนของนกที่สูญพันธุ์ไปนานแล้ว

วางอะตอม

เทียบกับพื้นหลังของความเป็นไปได้ทั้งหมดที่ได้จากการเอ็กซ์เรย์หรือวิธีการเรืองแสงด้วยแสง วิธีการใหม่การถ่ายภาพแต่ละอะตอมดูเหมือนจะไม่ใช่ความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์ครั้งใหญ่อีกต่อไป สาระสำคัญของวิธีการที่ทำให้สามารถรับภาพที่นำเสนอในสัปดาห์นี้มีดังนี้: อิเล็กตรอนถูกดึงออกจากอะตอมที่แตกตัวเป็นไอออนและส่งไปยังเครื่องตรวจจับพิเศษ การกระทำของไอออไนเซชันแต่ละครั้งจะดึงอิเล็กตรอนออกจากตำแหน่งหนึ่งและให้จุดหนึ่งบน "ภาพถ่าย" หลังจากสะสมคะแนนดังกล่าวหลายพันจุด นักวิทยาศาสตร์ก็ได้สร้างภาพที่แสดงตำแหน่งที่มีแนวโน้มมากที่สุดในการค้นหาอิเล็กตรอนรอบนิวเคลียสของอะตอม และตามคำจำกัดความแล้ว นี่คือเมฆอิเล็กตรอน

โดยสรุป สมมติว่าความสามารถในการมองเห็นอะตอมแต่ละตัวด้วยเมฆอิเล็กตรอนของพวกมันนั้นเปรียบเสมือนเชอร์รี่บนเค้กของกล้องจุลทรรศน์สมัยใหม่ เป็นสิ่งสำคัญสำหรับนักวิทยาศาสตร์ที่จะต้องศึกษาโครงสร้างของวัสดุ ศึกษาเซลล์และผลึก และการพัฒนาเทคโนโลยีที่เกิดจากสิ่งนี้ทำให้สามารถเข้าถึงอะตอมไฮโดรเจนได้ สิ่งที่น้อยกว่านั้นเป็นที่สนใจของผู้เชี่ยวชาญในฟิสิกส์อนุภาคมูลฐานอยู่แล้ว และนักชีววิทยา นักวิทยาศาสตร์ด้านวัสดุ และนักธรณีวิทยายังคงมีพื้นที่สำหรับปรับปรุงกล้องจุลทรรศน์ แม้ว่าจะมีกำลังขยายที่ค่อนข้างเจียมเนื้อเจียมตัวเมื่อเทียบกับอะตอม ยกตัวอย่างเช่น ผู้เชี่ยวชาญด้านประสาทสรีรวิทยา อยากได้อุปกรณ์ที่สามารถมองเห็นเซลล์แต่ละเซลล์ภายในสมองที่มีชีวิตมานานแล้ว และผู้สร้างยานสำรวจจะขายวิญญาณของตนเพื่อซื้อกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนที่พอดีกับยานอวกาศและสามารถทำงานบนดาวอังคารได้

ความหายนะของปลายศตวรรษที่ 20 ที่ก่อให้เกิดการตายของเฟรดดี้ เมอร์คิวรี ในแต่ละปีทำให้ผู้คนหลายพันคนก้าวข้ามเส้นที่ไม่มีวันหวนคืนสู่โลกแห่งสิ่งมีชีวิต
ต้องรู้จักศัตรูของมนุษยชาติ เรามองและจดจำโมเลกุลของไวรัสเอดส์ ซึ่งในวงการวิทยาศาสตร์อยู่ภายใต้นามแฝงว่า HIV

นี่เป็นวิธีที่เซลล์แบ่งเป็นประเภท ๆ ของตัวเองโดยประมาณ
ในภาพเป็นโมเมนต์ของการแบ่งตัวของเซลล์ยีสต์

สิ่งมีชีวิตใด ๆ ไม่ว่าจะเป็นบุคคลหรือพืช ประกอบด้วยยีน
โดยหลักการแล้วห่วงโซ่ยีนทั้งหมดขึ้นอยู่กับว่าเนื่องจากขาดยีนบางอย่างบุคคลจึงกลายเป็นพืชได้ง่าย กระบวนการย้อนกลับยังไม่ได้รับการสังเกตในธรรมชาติ
ในภาพ ยีนของพืชคือ Arabidopsis ส่วนนี้เป็นแบบ 3 มิติ

ใช่ นักเรียนคนใดจะจำภาพนี้ได้!
เมล็ดมะเขือเทศที่รายล้อมไปด้วยขนเส้นเล็กๆ ที่สัมผัสได้เหมือนสไลม์ ปกป้องเมล็ดจากการแห้งก่อนกำหนด

นี่คือความฝันที่ใฝ่ฝันของมนุษยชาติส่วนใหญ่!
เพื่อครอบครองสิ่งนี้ สงครามอันยาวนานและนองเลือดได้เกิดขึ้น ผู้สัญจรไปมาถูกฆ่าตายและถูกปล้นในประตูเมือง ประวัติศาสตร์ทั้งหมดของมนุษยชาติมีส่วนเกี่ยวข้องในเรื่องนี้

เราเสนอให้คุณประเมินภาพของผู้เข้ารอบสุดท้ายโดยอ้างชื่อ "ช่างภาพแห่งปี" โดย Royal Photographic Society ผู้ชนะจะประกาศในวันที่ 7 ตุลาคม และนิทรรศการผลงานที่ดีที่สุดจะจัดขึ้นตั้งแต่วันที่ 7 ตุลาคมถึง 5 มกราคมที่พิพิธภัณฑ์วิทยาศาสตร์ในลอนดอน

ฉบับ PM

โครงสร้างฟองสบู่ โดย Kim Cox

ฟองสบู่เพิ่มประสิทธิภาพพื้นที่ภายในตัวเองและลดพื้นที่ผิวสำหรับปริมาณอากาศที่กำหนด สิ่งนี้ทำให้เป็นวัตถุที่มีประโยชน์ในการศึกษาในหลาย ๆ ด้านโดยเฉพาะในด้านวัสดุศาสตร์ ผนังของฟองอากาศดูเหมือนจะไหลลงมาภายใต้การกระทำของแรงโน้มถ่วง: พวกมันบางที่ด้านบนและด้านล่างหนา

"การทำเครื่องหมายบนโมเลกุลออกซิเจน" โดย Yasmine Crawford

ภาพดังกล่าวเป็นส่วนหนึ่งของโครงการใหญ่ล่าสุดของผู้เขียนสำหรับปริญญาโทด้านการถ่ายภาพที่มหาวิทยาลัย Falmouth ซึ่งเน้นไปที่โรคไข้สมองอักเสบจากกล้ามเนื้อ ครอว์ฟอร์ดกล่าวว่าเขาสร้างภาพที่เชื่อมโยงเรากับสิ่งที่คลุมเครือและสิ่งที่ไม่รู้จัก

"ความสงบชั่วนิรันดร์" ผู้เขียน Evgeny Samuchenko

ภาพนี้ถ่ายในเทือกเขาหิมาลัยริมทะเลสาบโกไซกุนดาที่ระดับความสูง 4400 เมตร ทางช้างเผือกเป็นกาแล็กซีที่รวมระบบสุริยะของเราไว้ด้วย: ลำแสงที่คลุมเครือในท้องฟ้ายามค่ำคืน

"ด้วงแป้งสับสน" โดย David Spears

แมลงศัตรูพืชตัวเล็กตัวนี้รบกวนซีเรียลและผลิตภัณฑ์จากแป้ง ภาพนี้ถ่ายด้วย Scanning Electron Micrograph แล้วลงสีใน Photoshop

เนบิวลาอเมริกาเหนือโดย Dave Watson

เนบิวลาอเมริกาเหนือ NGC7000 เป็นเนบิวลาการแผ่รังสีในกลุ่มดาวซิกนัส รูปร่างของเนบิวลาคล้ายกับรูปร่างของอเมริกาเหนือ คุณสามารถมองเห็นอ่าวเม็กซิโกได้

Stag Beetle โดย Victor Sikora

ช่างภาพใช้กล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงกำลังขยายห้าเท่า

กล้องโทรทรรศน์โลเวลล์ โดย Marge Bradshaw

“ฉันรู้สึกทึ่งกับกล้องโทรทรรศน์โลเวลล์ที่ Jodrell Bank นับตั้งแต่ได้เห็นมันในการทัศนศึกษาที่โรงเรียน” แบรดชอว์กล่าว เธอต้องการถ่ายภาพที่มีรายละเอียดมากกว่านี้เพื่อแสดงการสวมใส่ของเขา