Удивительный процесс кристаллизации соли из отдельных атомов удалось снять на видео
Учёным из Токийского университета удалось впервые в мире снять видео, как из отдельных ионов в растворе формируются кристаллы хлорида натрия, то есть обычной поваренной соли. Для этого они применили два новых метода — видеосъёмку в реальном времени с атомным разрешением и удержание кристаллов с помощью конических углеродных нанотрубок. Процесс перехода из неупорядоченного состояния в упорядоченное кристаллическое состояние называется нуклеацией. И хотя он изучался на протяжении веков, но точные процессы на атомном уровне до сих пор не были экспериментально подтверждены. Кристаллы — твёрдые тела, в которых частицы (атомы и молекулы) образуют трёхмерно-периодическую пространственную укладку — кристаллическую решётку. Кристаллами являются многие природные объекты, включая снежинки, зёрна соли и алмазы. Реальные наблюдения под микроскопом подтверждают теоретические предсказания о том, как образуются кристаллы соли, и могут служить основой для общих теорий, как создаются различные упорядоченные структуры из неупорядоченной химической смеси. В данном случае недостаточно просто рассмотреть молекулы на атомном уровне — такая возможность имеется у нас уже несколько десятилетий. Дело в том, что рост кристалла — это динамический процесс, и наблюдения за его развитием так же важны, как и наблюдения за его структурой. Исследователи с химического факультета Токийского университета решили эту проблему с помощью метода электронной микроскопии в реальном времени с атомным разрешением, или SMART-EM. Электронный микроскоп (ЭМ) позволяет получать изображение объектов с максимальным увеличением до 106 раз. Вместо светового потока, как в оптическом микроскопе, он использует пучок электронов с энергиями 200 эВ — 400 кэВ и более. Поэтому разрешающая способность электронного микроскопа в более чем 10000 превосходит разрешение оптического микроскопа. На видеозаписи видны крошечные кубовидные кристаллы, состоящие из десятков молекул NaCl, которые появляются из хаотической смеси отдельных ионов натрия Na+ и хлора Cl−. «Молекулы NaCl собираются в кластер, колеблющийся между невыразительным (featureless) и полуупорядоченным состояниями, которые внезапно образовывают кристалл.Хабр