То новаторское изучение, которое завоевало Нобелевскую премию по химии 2014 года, разрешило исследователям отследить белки в оплодотворенных яйцеклетках, визуализировать, как молекулы формируют электрические соединения между нервными клетками в мозгу и изучают наноразмерное перемещение миниатюрных двигателей.Сейчас, перспективные разработки в Национальном университете технологий и стандартов (NIST) разрешают микроскопам измерить эти подробности масштаба миллимикрона с новым уровнем точности.«Мы подвергаем оптический микроскоп микроскопу, дабы достигнуть точности около уровня атомов», сообщил Сэмюэль Стэвис NIST, что занимал должность начальника проекта для этих упрочнений.Потому, что оптические микроскопы традиционно не употреблялись, дабы изучить масштаб миллимикрона, они, в большинстве случаев, испытывают недочёт в калибровке – сравнение со стандартом, дабы проверить, что итог верен – нужный, для получения информации, которая правильна в том масштабе.
Микроскоп возможно правильным, последовательно показывая на то же самое положение для единственной молекулы либо наночастицы. Все же, одновременно с этим, это возможно весьма неточно – расположение объекта, определенного микроскопом к в одной миллиардной метра, может, в действительности, быть миллионными частями метра от должного к неучтенным неточностям. «Точность без точности возможно весьма вводящей в заблуждение», сообщил Джон Гейст, соавтор NIST изучения.
Дабы решить проблему, NIST развивал новый процесс калибровки, что тесно исследует и исправляет эти неточности отображения. Процесс применяет справочные материалы – возражает с изюминками, каковые известны и стабильны – у которых имеется потенциал для массового производства и обширно распространенного распределения в отдельные лаборатории.Это принципиально важно, по причине того, что оптические микроскопы – неспециализированные лабораторные инструменты, каковые смогут легко расширить разные образцы, в пределах от узких биологических экземпляров к электрическим и механическим устройствам.
Кроме этого, оптические микроскопы становятся все более и более талантливыми и экономичными, потому, что они включают научные предположения камер и огней в смартфонах.Команда NIST надеялась на процессы фальсификации масштаба миллимикрона, дабы развивать справочный материал. Исследователи применяли электронные лучи и размалывание иона, дабы организовать множество апертур маленького отверстия через узкую пленку платины на стеклянном понижении. Процесс разрешил команде сделать промежутки между апертурами на расстоянии в 5 000 миллимикронов, к в точности примерно 1 миллимикрона.
Так исследователи встроили меру точности в положения апертуры.Проливание света через множество апертур формирует множество пунктов для отображения. Но по причине того, что у всех линз микроскопа имеется недочёты, неточности неизбежно происходят на протяжении отображения, каковые меняют очевидные положения пунктов, заставляя промежуток между апертурами, казаться, быть больше либо меньшими, чем фактический промежуток, спроектированный командой.
Знание подлинного промежутка разрешает исправление неточностей отображения и калибровку микроскопа для измерений положения с высокой точностью через большой угол обзора.Кроме того маленькая неточность может привести к громадной проблеме.
Разглядите, к примеру, микроскоп, имеющий фактическое усиление 103 раз, в то время, когда ожидаемое усиление, как выяснено производителем, будет 100 раз. Получающаяся неточность 3 процентов складывает по громадным расстояниям через изображение микроскопа.
Из-за недочётов линзы более узкая неприятность кроме этого происходит – трансформации усиления микроскопа через изображение, приводя к искажению изображения. Дабы решить эту проблему, команда NIST проектировала множества апертуры и процессы калибровки, каковые трудились через громадные поля зрения.
Множества апертуры, каковые разрешили бы отдельным исследователям выполнить калибровки в собственных собственных лабораториях, имели возможность улучшиться причиной 10 000 свойство оптических микроскопов определить положение единственных молекул и наночастиц.Stavis и его коллеги, включая первого автора Крэйга Коупленда NIST и NanoCenter Мэриленда в Университете Мэриленда, сказали об их итогах в сравнительно не так давно опубликованной статье в Свете: Наука & Заявления.«Мы выяснили и решили недооцениваемую проблему», сообщил Коупленд.
Калибровав их оптический микроскоп, применяя множества, команда всецело поменяла процесс, применяя их микроскоп, дабы выяснить недочёты во множествах прототипа от процесса нанофальсификации. «Мы удостоверились в надежности пределы нанофальсификации, дабы руководить промежутком апертуры», отметил соавтор Роб Илич, менеджер NanoFab NIST. скорость и Непринуждённость оптической микроскопии имели возможность уменьшить контроль качества множеств апертуры в производственном ходе.Наконец, команда эксплуатировала врожденную стабильность множеств апертуры, дабы оценить, остались ли флуоресцентные наночастицы, довольно часто применяемые в качестве фиксированных точек ссылки в оптической микроскопии, в действительности фиксированными к конкретному пункту либо если они переместились.
Исследователи нашли что, тогда как неумышленные перемещения их оптического микроскопа, сделанного представлениями о расплывчатых наночастицах, применяя множество апертуры, продемонстрировали, что наночастицы в действительности не перемещались в уровни атомов.