Brocade Park: Cet article est une classe de science des matériaux
Comme environ 10.000 miles voyage dès le début comme la première étape menant à l'échec catastrophique de la déformation de la matière et de la rupture, est arrachée de quelques-unes des molécules sur place ont commencé. Cela a conduit à une cascade de plus en plus des dommages à grande échelle, conduisant finalement à la rupture complète des machines. Pour les chercheurs d'étudier comment fabriquer des matériaux composites à haute résistance de la lame pour les ailes d'avions, turbines à vent composants critiques à une articulation du genou artificielle, etc., ce processus est très important. Maintenant, l'Institut national américain des normes (NIST) scientifiques et technologiques collègues ont conçu une méthode comment changer la force exercée par la mesure de disposition en trois dimensions de molécules dans le matériau pour observer les effets de la tension au niveau de la molécule unique.
Brocade Park - Science Science: la technique de super-résolution en utilisant un microscope optique unique molécule, peut distinguer la plage d'objet 20 nanomètres (un milliardième de mètre) - sur un microscope optique classique peut voir la mise au point la plus claire à un dixième de l'objet. Cette nouvelle méthode de détection d'un polymère dopé, une molécule fluorescente dans la molécule fluorescente lors de l'irradiation avec de la lumière d'une autre longueur d'onde, émet une longueur d'onde de la lumière. La lumière d'image est émise révèle non seulement la localisation de la molécule, mais également révélé les directions horizontale et verticale moléculaire. 2014 lauréat du prix Nobel de chimie des microscopes super-résolution sont largement utilisés dans des applications biomédicales. J. Alexander scientifiques du NIST Liddle a déclaré: Mais nous commençons à se demander ce que vous faites avec elle dans le domaine des matériaux. En d'autres termes, dans les premières étapes de déformation ou de dommages, nous voyons au niveau moléculaire ce qui se passe?
- Le défaut de matériel d'étude au niveau moléculaire, les chercheurs monomoléculaire directions différentes images calculées (à gauche) et les images expérimentales (à droite) sont comparées afin de déterminer la disposition tridimensionnelle des molécules fluorescentes dans l'échantillon. Image: NIST
Si ces mécanismes peuvent être compris, les chercheurs peuvent être en mesure de concevoir un meilleur matériaux composites à l'échec de suppression. Les matériaux composites sont largement utilisés dans l'industrie pour augmenter la force et réduire le poids. Par exemple, le Boeing 787 fuselage de l'avion dans la moitié du poids de matériau est une fibre de carbone renforcée composites en matière plastique et autres. , Il est difficile pour beaucoup de ces matériaux pour voir les dégâts au début, parce qu'il n'y a pas de balises visibles pour suivre son impact. Pour fournir ces marqueurs dans l'expérience, les chercheurs ont utilisé un film de polymère très mince, le polymère présent dans la résine et le verre organique, dopé avec des milliers de molécules fluorescentes. Dans un premier temps, le polymère est exempt de stress, des molécules fluorescentes complètement noyées dans des directions aléatoires dans l'espace à trois dimensions. Ensuite, les scientifiques exerçant une force sur le polymère, de telle sorte qu'une déformation contrôlée dans une direction spécifique.
Lorsque le polymère est étiré, déformé avec des molécules fluorescentes mouvement intégré, la perte des directions aléatoires, est aligné avec le chemin de la blessure. Ce chemin est incorporé par mode d'observation dans laquelle les molécules fluorescentes émettent de la lumière qui deviennent visibles, les molécules fluorescentes telles que le comportement de ces petites séries de lampe de poche dirigée vers l'avant. Avant l'expérience, les scientifiques ont utilisé un modèle mathématique pour prédire la lumière ressemblerait arrangement différent en trois dimensions de molécules émises. Lorsque la lumière de formation d'image lumineux émis à partir de molécules fluorescentes et, en accord avec le modèle. Après environ 10000 cycles de lumière, il a été indiqué le degré de modification du mode d'affichage. Liddell a dit: Ceci est un peu comme stippling peintures d'artistes, composées chacune d'une forme de point. En plus de la conception de base de cette technologie et les matériaux composites ont une pertinence évidente, il peut également être utilisé en médecine.
- Dans cette image, à 200 nm (nanomètres, un milliardième de mètre) carrée image, la taille et la direction de la flèche indique la moyenne alignement local unique de molécule fluorescente, qui est due à un carré de poinçon (la taille de la ligne en pointillés gris ) dans le matériau, puis tiré à un angle vers le haut de l'image générée de la souche. Image: NIST
Supposons un nouvel implant biologique - par exemple, le remplacement du genou, car elle a biocompatibilité, il est susceptible d'être faite d'un polymère souple, mais aussi souhaitable que l'appareil présente de bonnes propriétés mécaniques. Je veux qu'il soit très facile à utiliser, mais aussi très dur. Cette technologie permet la conception, le matériau utilisé a une excellente résistance mécanique. Recherches futures Il existe de nombreuses façons que cette technologie est une étude a posteriori, parce que nous pouvons observer des dommages matériels a eu lieu avant. L'étape suivante pourrait consister à apprendre à effectuer ce travail en temps réel, non seulement d'observer où le dommage est survenu, mais aussi d'observer quand il a eu lieu, l'équipe Liddle développe également une technologie d'imagerie améliorée.
Elle implique la production de deux séries d'images en même temps - une de chaque côté du polymère dopé. Dans un aspect, la formation d'image est produit par le procédé décrit ci-dessus. D'autre part, une fluorescence unique de lentille est recueilli à partir du matériau, et divisé en quatre canaux différents de polarisation, la polarisation de la lumière émise par les molécules fluorescentes est direction affectée, si le rapport d'intensité de lumière mesurée de chaque canal, peut connaître pointage moléculaire direction, ce qui nous donnera une mesure de l'orientation de l'indépendance. En outre, les scientifiques espèrent augmenter la résolution 5 fois l'original, de sorte que vous pouvez tirer sur la zone quelques nanomètres de taille. Ceci peut être réalisé en augmentant la luminance de la molécule fluorescente, peut-être en réduisant leur exposition à l'oxygène est bloqué fluorescence.
Brocade Park - Sciences Popular Science | Recherche / De: États-Unis Institut national des normes et de la technologie
Référence périodique Littérature: « Horizons Matériaux »
DOI: 10.1039 / c8mh01187g
Brocade Park - transfert de l'espace des États-Unis et de la science astronautique
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