Новости химической науки > Рентгеновские лучи следят за формированием фотоотпечатка

Используя самый мощный в мире источник синхротронного излучения и процесс проявления фотографического изображения, известный еще с 19 века, исследователи смогли изучить процесс фотохимически активируемого образования и перемещения кристаллов, получив информацию настолько детальную, насколько это возможно.

Специалисты, работающие на синхротроне PETRAIII в Гамбурге, смогли наблюдать изменения, происходящие с монокристаллическими зернами бромида серебра, расположенными на поверхности линографической бумаги – наблюдаемые процессы занимали около пяти миллисекунд. Такой эксперимент привел к открытию, которое Цзяньвей Мяо (Jianwei Miao) из Университета Калифорнии (Лос-Анжелес) назвал «совершенно случайным» – были обнаружены процессы вращения зерен и деформации кристаллической решетки, которые ранее не наблюдались. По словам Мяо, такие наблюдения еще раз подчеркивают возможности методики рентгеновской нанодифракции, которая, в связи с интенсивным развитием источников синхротронного излучения света, в перспективе может быть использована в материаловедении, нанотехнологии, физике и химии.

Исследователи наблюдали незначительные, но быстрые изменения дифракционной картины зерен бромида серебра.(Рисунок из Nat. Mater., 2015, DOI: 10.1038/NMAT4311)

Просвечивающий электронный микроскоп [transmission electron microscopy (TEM)] может визуализировать объекты атомного масштаба, но не способен отслеживать быстрые изменения, происходящие с изучаемыми объектами. Рентгеновская дифракция, напротив, может отслеживать достаточно быстрые изменения, но при этом не различает объекты малой величины, с которыми справляется только TEM. Тем не менее, нанодифракционный подход, который разработан в группе Мяо, позволяет сфокусировать рентгеновский луч синхротрона PETRAIII на объекте с площадью 300 нм², что позволяет изучать процессы с высокой степенью детализации.

Восстановление бромида серебра до металла в результате воздействия рентгеновского излучения позволило Вильяму Рентгену обнаружить этот тип излучения, который впоследствии стал интенсивно применяться в медицине. Исследователи из группы Мяо не планировали изучить этот процесс, но были вынуждены провести такое исследование после того, как увидели, на что способна их система.

Мяо поясняет, что исследователи поместили кусок линографической бумаги Кодак перед детектором для обнаружения рентгеновских лучей. На этом этапе эксперимента один из членов группы, Маттиас Бартельс (Matthias Bartels), должен был отключить разработанный исследователями детектор PILATUS, однако забыл сделать это. Оказалось, что регистрируемая дифракционная картина менялась быстрее, чем это ожидалось. Мяо подчеркивает, что в сравнении с другими типами вращения зерен и деформации кристаллических решеток наблюдаемые изменения протекали быстрее и были более масштабными. Исследователь добавляет, что в настоящее время его группа использует рентгеновскую нанодифракцию для изучения других систем – тех, которые и планировались для изучения изначально.

Маргарет Мурнейн (Margaret Murnane) из Университета Колорадо, прежде работавшая в группе Мяо, но не принимавшая участие в этом исследовании, высоко оценивает возможности, которые предоставляет новая техника, предвосхищая большое количество открытий, которые будут сделаны с помощью рентгеновской нанодифракции.

Источник: Nat. Mater., 2015, DOI: 10.1038/NMAT4311

метки статьи: #аналитическая химия, #кристаллохимия, #физическая химия, #фотохимия, фотокатализ