Як побачити молекулу сучасна мікроскопія

  • вікторини
  • наукові іграшки
  • прості досліди
  • Етюди про вчених
  • презентації
  • Завдання Г. Остера
  • розумні книжки
  • Книги з фізики
  • є питаннячко
  • Його величність
  • Музеї науки
  • досягнення

  • Давайте згадаємо, що таке:
    1 Ангстрем (1Å) - це одиниця вимірювання довжини, рівна 10-10 м (мінус десятого степеня), і тоді 1Å = 0,1 нм; 10000Å = 1 мкм.

    Що ми можемо побачити очима? Неозброєним оком ми можемо розрізнити точку діаметром 1 мм = 1О ТОВ ТОВ А.

    Що ми бачимо за допомогою традиційної оптики? За допомогою збільшувального скла ми можемо розгледіти волосся товщиною 1 ТОВ ТОВ А.
    За допомогою слабкого мікроскопа бачимо частинки диму розміром 100 ТОВ А.
    За допомогою сильного мікроскопа бачимо бактерії розміром від 1000 А.
    І все! Виявилося, що у оптичної мікроскопії роздільна здатність не перевищує 0,2 мкм, що пов'язано з так званим дифракційною межею.

    Що ми можемо побачити за допомогою електронних мікроскопів? - віруси, також вдається сфотографувати великі молекули.

    Розробка нових сучасних методів - скануюча електронна мікроскопія (СЕМ) та трансмісійна електронна мікроскопія (ТЕМ) - дозволила вченим подолати обмеження оптичної мікроскопії і перейти до вивчення об'єктів на молекулярному рівні.

    У 1982 році в Цюріху була представлена ​​модель першого скануючого зондового тунельного мікроскопа (СТМ), що дозволив дослідити речовину на атомарному рівні. У 1986 році фізики Г. Бінніг і Г. Рорер були удостоєні за цю розробку Нобелівської премії.

    Як працює скануючий зондовий мікроскоп?
    Скануючий зондовий мікроскоп сканує ( «обмацує») поверхню зразка надтонкою зондом.

    Як побачити молекулу сучасна мікроскопія

    Зонд цей має товщину кінчика порядку декількох нанометрів. Зонд підводиться на відстань кількох нанометрів до зразка. У кожній точці підведення зонда до зразка фіксується відстань, на яке опускається зонд від початкового положення, далі сигнали узагальнюються і виникає цілісне зображення поверхні.

    Як побачити молекулу сучасна мікроскопія

    Залежно від подальшого способу реєстрації сигналу від зонда розрізняють сканує тунельну мікроскопію (СТМ) та атомно-силову мікроскопію (АСМ).

    Сканирующая тунельна мікроскопія (СТМ) дозволяє досліджувати тільки проводять напівпровідникові і металеві матеріали. Ще одним важливим прикладом використання скануючої тунельної мікроскопії стало дослідження вуглецевих нанотрубок. Цей метод дозволяє фіксувати положення атомів вуглецю в наноструктурі.

    Як побачити молекулу сучасна мікроскопія

    Головним недоліком СТМ все ще є можливість дослідження тільки проводять зразків і неможливість роботи в рідинах.

    А ось метод атомно-силової мікроскопії (АСМ) дає можливість дослідження біологічних об'єктів.

    У разі АСМ метод грунтується на реєстрації притягання або відштовхування атомів поверхні зразка і атомів кінчика зонда. Вчені змогли вивчати структуру окремих молекул, отримуючи зображення, на яких видно розташування окремих атомів в структурі молекули.

    Як побачити молекулу сучасна мікроскопія

    Метод АСМ знайшов застосування в біохімії, молекулярної біології у всьому діапазоні розмірів досліджуваних об'єктів від цілих бактерій і клітин різних живих організмів до окремих білкових молекул.

    Наприклад, так виглядає зображення одиничної молекули пентацена, можливо навіть розрізняти розташування окремих атомів в складі молекули.

    АСМ зараз застосовується для досліджень широкого спектру клітин людини, в тому числі і ракових пухлин, нейронних мереж, стінок судин і багатьох інших об'єктів людського організму.

    Джерело: за матеріалами futurebiotech.ru