पाण्याच्या रेणूमध्ये, मुख्य पात्र ऑक्सिजन अणू आहे.

हायड्रोजन अणू एकमेकांना लक्षणीयरीत्या मागे टाकत असल्याने, रासायनिक बंधांमधील अणू (अणूंचे केंद्रक जोडणाऱ्या रेषा) हायड्रोजन - ऑक्सिजन सरळ नाही (° ० °), परंतु थोडे अधिक - 104.5.

पाण्याच्या रेणूतील रासायनिक बंध ध्रुवीय असतात, कारण ऑक्सिजन नकारात्मक चार्ज केलेले इलेक्ट्रॉन स्वतःकडे खेचते आणि हायड्रोजन - सकारात्मक चार्ज केलेले इलेक्ट्रॉन. परिणामी, एक अतिरिक्त नकारात्मक शुल्क ऑक्सिजन अणूजवळ जमा होते, आणि हायड्रोजन अणूंसाठी सकारात्मक शुल्क.

म्हणून, संपूर्ण पाण्याचे रेणू एक द्विध्रुवीय आहे, म्हणजेच दोन विरुद्ध ध्रुवांसह एक रेणू. पाण्याच्या रेणूची द्विध्रुवीय रचना मुख्यत्वे त्याचे असामान्य गुणधर्म ठरवते.

पाण्याचे रेणू एक चुंबकीय आहे.

जर आपण सकारात्मक आणि नकारात्मक शुल्काचे केंद्रबिंदू सरळ रेषांशी जोडले तर आपल्याला एक त्रिमितीय भौमितीय आकृती मिळते - एक टेट्राहेड्रॉन. ही पाण्याच्या रेणूची रचना आहे.

जेव्हा पाण्याच्या रेणूची स्थिती बदलते तेव्हा बाजूंच्या लांबी आणि त्यांच्यामधील कोन टेट्राहेड्रॉनमध्ये बदलतात.

उदाहरणार्थ, जर पाण्याचा रेणू वाष्प अवस्थेत असेल तर त्याच्या बाजूंनी तयार झालेला कोन 104 ° 27 "आहे. पाण्याच्या अवस्थेत कोन 105 ° 03" आहे. आणि बर्फाच्या अवस्थेत, कोन 109.5 आहे.

भूमिती आणि विविध राज्यांसाठी पाण्याच्या रेणूची परिमाणे
अ - बाष्पयुक्त अवस्थेसाठी
b - सर्वात कमी कंपन पातळीसाठी
सी - बर्फ क्रिस्टलच्या निर्मितीच्या जवळच्या स्तरासाठी, जेव्हा पाण्याच्या रेणूची भूमिती 3: 4: 5 च्या आस्पेक्ट रेशियोसह दोन इजिप्शियन त्रिकोणांच्या भूमितीशी संबंधित असते
d - बर्फाच्या अवस्थेसाठी.

जर आपण हे कोन अर्ध्या भागात विभागले तर आपल्याला कोन मिळतील:
104 ° 27 ": 2 = 52 ° 13",
105 ° 03 ": 2 = 52 ° 31",
106 ° 16 ": 2 = 53 ° 08",
109.5 °: 2 = 54 ° 32 ".

याचा अर्थ असा की पाणी आणि बर्फाच्या रेणूंच्या भौमितिक नमुन्यांमध्ये प्रसिद्ध इजिप्शियन त्रिकोण आहे, जो सुवर्ण गुणोत्तरावर आधारित आहे - बाजूंची लांबी 3: 4: 5 53 ° 08 "च्या कोनासह आहे.

पाण्याचे रेणू जेव्हा पाणी बर्फात बदलते तेव्हा सुवर्ण प्रमाणांची रचना प्राप्त करते आणि उलट जेव्हा बर्फ वितळतो. साहजिकच, या अवस्थेसाठी वितळलेल्या पाण्याचे मूल्य आहे, जेव्हा त्याच्या संरचनेत सुवर्ण विभागाचे प्रमाण असते.

आता हे स्पष्ट झाले आहे की 3: 4: 5 च्या आस्पेक्ट रेशियोसह प्रसिद्ध इजिप्शियन त्रिकोण पाण्याच्या रेणूच्या एका राज्यातून "घेतला" आहे. पाण्याच्या रेणूची समान भूमिती दोन इजिप्शियन उजव्या कोनांच्या त्रिकोणाद्वारे तयार केली जाते ज्याचा समान पाय 3 असतो.

पाण्याचे रेणू, सुवर्ण गुणोत्तरावर आधारित, दैवी निसर्गाचे एक भौतिक प्रकटीकरण आहे, जे जीवनाच्या निर्मितीमध्ये भाग घेते. म्हणूनच पृथ्वीवरील निसर्गामध्ये समरसता आहे जी संपूर्ण ब्रह्मांडात आहे.

आणि म्हणूनच, प्राचीन इजिप्शियन लोकांनी 3, 4, 5 या आकडेवारीची ओळख करून दिली आणि त्रिकोण स्वतः पवित्र मानला गेला आणि त्याचे गुणधर्म, कोणत्याही संरचना, घरे, पिरॅमिड आणि अगदी शेतात चिन्हांकित करण्यामध्ये त्याचे सामंजस्य ठेवण्याचा प्रयत्न केला. तसे, सुवर्ण गुणोत्तर वापरून युक्रेनियन झोपड्या देखील बांधल्या गेल्या.

अंतराळात, पाण्याचे रेणू एक विशिष्ट परिमाण व्यापतात आणि बुरखाच्या स्वरूपात इलेक्ट्रॉन शेलने झाकलेले असतात. जर आपण विमानात रेणूच्या काल्पनिक मॉडेलच्या स्वरूपाची कल्पना केली तर ते फुलपाखराच्या पंखांसारखे दिसते, एक्स-आकाराच्या गुणसूत्राप्रमाणे, ज्यामध्ये सजीवांच्या जीवनाचा कार्यक्रम रेकॉर्ड केला जातो. आणि हे एक सूचक तथ्य आहे की पाणी स्वतःच सर्व सजीवांचा एक अपरिहार्य घटक आहे.

जर आपण पाण्याच्या रेणूच्या व्हॉल्यूममध्ये काल्पनिक मॉडेलच्या स्वरूपाची कल्पना केली तर ती त्रिकोणी पिरॅमिडचा आकार सांगते, ज्याला 4 चेहरे असतात आणि प्रत्येक चेहऱ्याला 3 कडा असतात. भूमितीमध्ये त्रिकोणी पिरॅमिडला टेट्राहेड्रॉन म्हणतात. ही रचना क्रिस्टल्सचे वैशिष्ट्य आहे.

अशाप्रकारे, पाण्याचे रेणू एक मजबूत कोपरा रचना बनवते, जे बाष्प अवस्थेत असताना, बर्फात बदलण्याच्या मार्गावर आणि बर्फात बदलते तेव्हाही ते टिकवून ठेवते.

जर पाण्याच्या रेणूचा "सांगाडा" इतका स्थिर असेल तर त्याची ऊर्जा "पिरॅमिड" - टेट्राहेड्रॉन देखील स्थिर आहे.

पाण्याच्या रेणूचे असे संरचनात्मक गुणधर्म विविध परिस्थितीत दोन हायड्रोजन अणू आणि एक ऑक्सिजन अणू यांच्यातील मजबूत बंधांद्वारे स्पष्ट केले जातात. हे बंधन जवळच्या पाण्याच्या रेणूंमधील बंधनापेक्षा 25 पट अधिक मजबूत आहे. म्हणूनच, एका पाण्याच्या रेणूला दुसर्यापासून वेगळे करणे सोपे आहे, उदाहरणार्थ, गरम झाल्यावर, पाण्याचे रेणू स्वतः नष्ट करण्यापेक्षा.

ओरिएंटेशन, इंडक्शन, फैलाव संवाद (व्हॅन डेर वाल्स फोर्सेस) आणि हायड्रोजन बंधांमुळे हायड्रोजन आणि शेजारच्या रेणूंच्या ऑक्सिजन अणूंमुळे, पाण्याचे रेणू यादृच्छिक सहयोगी बनू शकतात, म्हणजे. ऑर्डर केलेली रचना नसणे, आणि क्लस्टर - एका विशिष्ट संरचनेशी संबंधित.

आकडेवारीनुसार, सामान्य पाण्यात यादृच्छिक सहयोगी असतात - 60% (नष्ट झालेले पाणी) आणि क्लस्टर - 40% (संरचित पाणी).

रशियन शास्त्रज्ञ एस व्ही झेनिन यांनी केलेल्या अभ्यासाच्या परिणामस्वरूप, स्थिर दीर्घकालीन पाण्याचे समूह सापडले.

झेनिनला आढळले की पाण्याचे रेणू सुरुवातीला डोडेकेहेड्रॉन तयार करतात. चार डोडेकेहेड्रॉन एकत्र येऊन पाण्याचे मुख्य स्ट्रक्चरल घटक तयार करतात - 57 पाण्याच्या रेणूंचा समूह.

क्लस्टरमध्ये, डोडेकेहेड्रॉनचे सामान्य चेहरे असतात आणि त्यांची केंद्रे नियमित टेट्राहेड्रॉन तयार करतात. हे हेक्सामर्ससह पाण्याच्या रेणूंचे बल्क कंपाऊंड आहे, ज्यात सकारात्मक आणि नकारात्मक ध्रुव आहेत.

हायड्रोजन पूल विविध मार्गांनी पाण्याचे रेणू एकत्र करण्याची परवानगी देतात. यामुळे, पाण्यात क्लस्टरची अनंत विविधता आहे.

मुक्त हायड्रोजन बंधांमुळे क्लस्टर्स एकमेकांशी संवाद साधू शकतात, ज्यामुळे हेक्साहेड्रॉनच्या स्वरूपात द्वितीय-ऑर्डर संरचना दिसतात. ते 912 पाण्याच्या रेणूंनी बनलेले आहेत, जे व्यवहारात व्यवहार करण्यास असमर्थ आहेत. अशा संरचनेचे आयुष्य खूप मोठे असते.

ही रचना, 6 समभुज चेहऱ्याच्या लहान तीक्ष्ण बर्फ क्रिस्टल सारखी, S.V. झेनिनने त्याला "पाण्याचे मुख्य संरचनात्मक घटक" असे म्हटले. असंख्य प्रयोगांनी याची पुष्टी केली आहे की पाण्यात असंख्य क्रिस्टल्स आहेत.

हे बर्फ क्रिस्टल्स जवळजवळ एकमेकांशी संवाद साधत नाहीत, म्हणून ते अधिक जटिल स्थिर संरचना तयार करत नाहीत आणि सहजपणे त्यांच्या कडा एकमेकांशी सरकतात, तरलता निर्माण करतात. या अर्थाने, पाणी सुपरकूल केलेल्या द्रावणासारखे आहे जे कोणत्याही प्रकारे स्फटिक होऊ शकत नाही.

आण्विक भौतिकशास्त्रावरील इतर सादरीकरणे

"न्यूक्लियस बाइंडिंग एनर्जी" - कमाल बंधनकारक ऊर्जा (8.6 MeV / न्यूक्लियन) 50 ते 60 पर्यंत वस्तुमान संख्या असलेल्या घटकांकडे असते. - वस्तुमान दोष. कुलॉम्ब सैन्याने गाभ्याला फाडून टाकण्याचा प्रयत्न केला. पृष्ठभागावरील न्यूक्लियन्सची बंधनकारक ऊर्जा न्यूक्लियसच्या आत असलेल्या न्यूक्लियन्सपेक्षा कमी असते. Uchim.net. अणू केंद्रकेची बंधनकारक ऊर्जा. विशिष्ट बंध ऊर्जा. आईनस्टाईनचे वस्तुमान आणि ऊर्जा यांच्यातील समीकरण:

"अणू केंद्रकाची रचना" - गीगर काउंटर विल्सन चेंबर. रेडियम (तेजस्वी). किरणोत्सर्गी किरणोत्सर्गाचा वापर. मारिया स्क्लोडोव्स्का-क्युरी आणि पियरे क्युरी. बेकरेल अँटोनी हेन्री - 1897 थर्मोन्यूक्लियर फ्यूजन हे प्रकाशाच्या नाभिकांचे संलयन आहे. एम -मास संख्या -न्यूक्लियसचे वस्तुमान, न्यूक्लियन्सची संख्या, न्यूट्रॉनची संख्या एम -झेड. पोलोनियम. आण्विक साखळी प्रतिक्रिया.

"फोटोइलेक्ट्रिक प्रभावाचा वापर" - राज्य शैक्षणिक संस्था एनजीओ प्रोफेशनल लायसियम क्रमांक 15. फोटोइलेक्ट्रिक प्रभावाचा शोध आणि संशोधनाचा इतिहास. द्वारे पूर्ण केले: भौतिकशास्त्राचे शिक्षक वरलामोवा मरीना विक्टोरोव्हना. फोटोइलेक्ट्रिक प्रभावासाठी आइन्स्टाईनचे समीकरण A. आइन्स्टाईन. फोटो प्रभावाचे निरीक्षण. Stoletov A.G. संतृप्ति प्रवाह कॅथोडवरील विकिरण घटनेच्या तीव्रतेच्या प्रमाणात आहे.

"अणूच्या केंद्रकाची रचना" - A. 10 -12. अणू केंद्रकाचे किरणोत्सर्गी परिवर्तन. परिणामी, रेडिएशनमध्ये सकारात्मक कणांचे प्रवाह, नकारात्मक आणि तटस्थ असतात. 13 - 15. 1896 हेन्री बेक्वेरेल (फ्रेंच) ने किरणोत्सर्गीपणाची घटना शोधली. हे दर्शविले आहे -, वस्तुमान आहे? 1a.m. आणि इलेक्ट्रॉनच्या शुल्काच्या बरोबरीचे शुल्क. 5. अणू तटस्थ आहे, कारण न्यूक्लियसचा चार्ज इलेक्ट्रॉनच्या एकूण शुल्काच्या बरोबरीचा आहे.

"अणू केंद्रकाची रचना" - वस्तुमान संख्या. न्यूक्लियर फोर्स ही आकर्षणाच्या शक्ती आहेत जी न्यूक्लियसमध्ये प्रोटॉन आणि न्यूट्रॉनला बांधतात. आण्विक शक्ती. कोरच्या नोटेशनचे सामान्य दृश्य. चार्ज नंबर. शुल्क संख्या प्राथमिक विद्युत शुल्कांमध्ये व्यक्त केलेल्या न्यूक्लियसच्या चार्जच्या बरोबरीची आहे. शुल्क संख्या रासायनिक घटकाच्या क्रमिक क्रमांकाच्या बरोबरीची आहे. कित्येक पटीने अधिक Coulomb सैन्याने.

"प्लाझ्मा संश्लेषण" - बांधकाम कालावधी 8-10 वर्षे आहे. लक्ष दिल्याबद्दल धन्यवाद. ITER चे बांधकाम आणि पायाभूत सुविधा. TOKAMAK ची निर्मिती. आयटीईआर डिझाइन पॅरामीटर्स ITER (ITER) ची निर्मिती. 5. अंदाजे 5 अब्ज युरो खर्च. थर्मोन्यूक्लियर शस्त्रे. ITER अणुभट्टीसाठी रशियाचे योगदान. 2. थर्मोन्यूक्लियर ऊर्जेचा फायदा. ऊर्जा आवश्यकता.

आतापर्यंत, शास्त्रज्ञ केवळ आण्विक संरचनांची उपस्थिती गृहीत धरू शकत होते. आज, अणुशक्ती सूक्ष्मदर्शकाच्या सहाय्याने, वैयक्तिक अणू बंध (प्रत्येक मिलिमीटर लांबच्या काही दहापट भाग) रेणूला जोडणारे (26 कार्बन अणू आणि 14 हायड्रोजन अणू) अगदी स्पष्टपणे पाहिले जाऊ शकतात.

सुरुवातीला, टीमला ग्राफीनपासून बनवलेल्या रचनांसह काम करायचे होते, एकल-स्तर सामग्री ज्यामध्ये षटकोन मध्ये कार्बन अणूंची व्यवस्था केली जाते. कार्बनचा एक हनीकॉम्ब तयार करून, अणू एका रेषीय साखळीतून षटकोन मध्ये पुनर्रचित केले जातात; ही प्रतिक्रिया अनेक भिन्न रेणू तयार करू शकते.

फेलिक्स फिशर, युनिव्हर्सिटी ऑफ कॅलिफोर्निया, बर्कले येथील रसायनशास्त्रज्ञ आणि त्यांच्या सहकाऱ्यांना रेणूंची कल्पना करायची होती की त्यांनी ते योग्य केले आहे.

Ring ० अंश सेल्सिअसपेक्षा जास्त तापमानात दोन सर्वात सामान्य प्रतिक्रिया उत्पादनांसह पुनर्रचनेच्या आधी आणि नंतर दाखवलेले रिंग-आकाराचे, कार्बनयुक्त रेणू. आकार: 3 अँगस्ट्रॉम्स किंवा मीटरच्या तीन ते दहा अब्जांश.

ग्राफिन रेसिपीचे दस्तऐवजीकरण करण्यासाठी, फिशरला एक शक्तिशाली इमेजिंग डिव्हाइसची आवश्यकता होती आणि तो कॅलिफोर्निया विद्यापीठाच्या प्रयोगशाळेच्या मायकेल क्रॉमीकडे असलेल्या अणुशक्ती सूक्ष्मदर्शकाकडे वळला.

नॉन-कॉन्टॅक्ट omicटॉमिक फोर्स मायक्रोस्कोपी (NC-AFM) रेणूंद्वारे निर्माण होणारी विद्युत शक्ती जाणण्यासाठी अत्यंत पातळ आणि संवेदनशील सेन्सर वापरते. टीप रेणूच्या पृष्ठभागाजवळ फिरते, वेगवेगळ्या शुल्काद्वारे विचलित होते, ज्यामुळे अणू कसे हलतात याची प्रतिमा तयार होते.

संपर्क नसलेल्या अणू शक्ती सूक्ष्मदर्शकाची मोनॅटॉमिक टीप तीक्ष्ण सुईने पृष्ठभागाची "तपासणी" करते. अभ्यासाच्या अंतर्गत वस्तूच्या पृष्ठभागावर सुई त्याचप्रमाणे फिरते जसे फोनोग्राफ सुई प्लेटच्या खोबणीच्या बाजूने जाते. अणूंच्या व्यतिरिक्त, "प्रोब" आणि अणू बंधन शक्य आहे

त्यामुळे संघाने केवळ कार्बन अणूंची कल्पनाच केली नाही तर सामायिक इलेक्ट्रॉनांद्वारे तयार केलेले बंध देखील तयार केले. त्यांनी चांदीच्या प्लेटवर कार्बनच्या रिंग-आकाराच्या रचना ठेवल्या आणि रेणूची पुनर्रचना करण्यासाठी ते गरम केले. थंड झालेल्या प्रतिक्रिया उत्पादनांमध्ये तीन अनपेक्षित उत्पादने आणि शास्त्रज्ञांकडून अपेक्षित फक्त एक रेणू असतो.

इलेक्ट्रॉन ढग कॅप्चर करणारा हायड्रोजन अणू. आणि जरी आधुनिक भौतिकशास्त्रज्ञ प्रवेगकांच्या मदतीने प्रोटॉनचा आकार देखील निर्धारित करू शकतात, परंतु हायड्रोजन अणू, वरवर पाहता, सर्वात लहान वस्तू राहील, ज्याच्या प्रतिमेला छायाचित्र म्हणणे अर्थपूर्ण आहे. "Lenta.ru" मायक्रोवर्ल्डचे छायाचित्रण करण्याच्या आधुनिक पद्धतींचे विहंगावलोकन सादर करते.

काटेकोरपणे सांगायचे तर, सामान्य फोटोग्राफी आजकाल जवळजवळ नाहीशी झाली आहे. ज्या प्रतिमांना आपण सवयीने छायाचित्रे म्हणतो आणि शोधू शकतो, उदाहरणार्थ, "Lenta.ru" च्या कोणत्याही फोटो रिपोर्टमध्ये, खरं तर, संगणक मॉडेल आहेत. एका विशेष उपकरणामध्ये एक प्रकाश-संवेदनशील मॅट्रिक्स (पारंपारिकपणे याला अजूनही "कॅमेरा" असे म्हणतात) प्रकाशाच्या तीव्रतेचे स्थानिक वितरण अनेक भिन्न वर्णक्रमीय श्रेणींमध्ये निर्धारित करते, नियंत्रण इलेक्ट्रॉनिक्स हा डेटा डिजिटल स्वरूपात संग्रहित करतो आणि नंतर त्यावर आधारित दुसरा इलेक्ट्रॉनिक सर्किट हा डेटा लिक्विड क्रिस्टल डिस्प्लेमध्ये ट्रान्झिस्टरला आदेश देतो ... चित्रपट, कागद, त्यांच्या प्रक्रियेसाठी विशेष उपाय - हे सर्व विलक्षण बनले आहे. आणि जर आपल्याला या शब्दाचा शाब्दिक अर्थ आठवत असेल तर फोटोग्राफी म्हणजे "हलकी पेंटिंग". तर शास्त्रज्ञांनी काय यश मिळवले याबद्दल काय म्हणावे छायाचित्र काढणेअणू, हे केवळ संमेलनाच्या योग्य प्रमाणात शक्य आहे.

सर्व खगोलीय प्रतिमांपैकी निम्म्याहून अधिक काळ इन्फ्रारेड, अल्ट्राव्हायोलेट आणि क्ष-किरण दुर्बिणीद्वारे घेतल्या गेल्या आहेत. इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शके प्रकाशासह विकिरित होत नाहीत, परंतु इलेक्ट्रॉन बीमसह, आणि अणू-शक्ती सूक्ष्मदर्शके सुईने नमुना आराम सोडतात. तेथे क्ष-किरण सूक्ष्मदर्शक आणि चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग मशीन आहेत. ही सर्व उपकरणे आपल्याला विविध वस्तूंची अचूक प्रतिमा देतात आणि येथे "हलकी पेंटिंग" बद्दल बोलण्याची गरज नाही हे असूनही, अर्थातच, आम्ही अजूनही अशा प्रतिमांना छायाचित्रे म्हणण्याचे धाडस करतो.

प्रोटॉनचा आकार निश्चित करण्यासाठी भौतिकशास्त्रज्ञांचे प्रयोग किंवा कणांमध्ये क्वार्कचे वितरण पडद्यामागे राहील; आमची कथा अणूंच्या प्रमाणात मर्यादित असेल.

ऑप्टिक्स कधी वयात येत नाही

20 व्या शतकाच्या उत्तरार्धात हे सिद्ध झाले की, ऑप्टिकल सूक्ष्मदर्शकास अद्याप विकसित होण्यास बरेच काही आहे. जैविक आणि वैद्यकीय संशोधनातील एक निर्णायक क्षण म्हणजे फ्लोरोसेंट रंगांचा उदय आणि विशिष्ट पदार्थांना निवडक लेबल लावण्याच्या पद्धती. हे फक्त नवीन पेंट नव्हते, ती खरी क्रांती होती.

लोकप्रिय विश्वासाच्या विरूद्ध, फ्लोरोसेंस अंधारात अजिबात चमकत नाही (नंतरचे ल्युमिनेसेन्स म्हणतात). ठराविक ऊर्जेच्या क्वांटाचे शोषण करण्याची ही घटना आहे (म्हणा, निळा प्रकाश), त्यानंतर कमी उर्जेच्या इतर क्वांटाचे उत्सर्जन होते आणि त्यानुसार, एक वेगळा प्रकाश (जेव्हा निळा शोषला जातो, हिरवा उत्सर्जित होतो). जर तुम्ही फिल्टरमध्ये ठेवले जे केवळ डाईद्वारे उत्सर्जित क्वांटाला जाण्यास परवानगी देते आणि फ्लोरोसेंस कारणीभूत प्रकाशाला अडकवते, तर तुम्ही रंगांच्या चमकदार डागांसह एक गडद पार्श्वभूमी पाहू शकता आणि रंग, परिणामी, नमुना अत्यंत रंगीत करू शकतात निवडकपणे.

उदाहरणार्थ, आपण मज्जातंतूच्या लाल रंगाचे सायटोस्केलेटन रंगवू शकता, सिनॅप्स हिरवा आणि न्यूक्लियस निळा हायलाइट करू शकता. आपण फ्लोरोसेंट लेबल बनवू शकता, जे आपल्याला झिल्लीवर प्रथिने रिसेप्टर्स किंवा सेलद्वारे संश्लेषित रेणूंवर विशिष्ट परिस्थितीनुसार शोधण्याची परवानगी देईल. इम्युनोहिस्टोकेमिकल स्टेनिंगमुळे जैविक विज्ञानात क्रांती झाली आहे. आणि जेव्हा अनुवांशिक अभियंत्यांनी फ्लोरोसेंट प्रथिनांसह ट्रान्सजेनिक प्राणी बनवायला शिकले, तेव्हा या पद्धतीने पुनर्जन्म अनुभवला: उदाहरणार्थ, वेगवेगळ्या रंगात रंगवलेले न्यूरॉन्स असलेले उंदीर वास्तव बनले.

याव्यतिरिक्त, अभियंते तथाकथित कॉन्फोकल मायक्रोस्कोपीची एक पद्धत (आणि प्रत्यक्ष व्यवहारात) आणली आहेत. त्याचे सार हे खरं आहे की सूक्ष्मदर्शक अतिशय पातळ थरावर लक्ष केंद्रित करतो आणि एक विशेष डायाफ्राम या लेयरच्या बाहेरील वस्तूंनी तयार केलेली रोशनी कापतो. अशी सूक्ष्मदर्शिका अनुक्रमे वरून खालपर्यंत नमुना स्कॅन करू शकते आणि प्रतिमांचा स्टॅक मिळवू शकते, जी त्रिमितीय मॉडेलसाठी तयार आधार आहे.

लेझर आणि अत्याधुनिक ऑप्टिकल बीम कंट्रोल सिस्टीमच्या वापरामुळे डाई बर्नआउट आणि नाजूक जैविक नमुने कोरडे होण्याची समस्या दूर झाली आहे: लेझर बीम शूटिंगसाठी आवश्यक असतानाच नमुना स्कॅन करते. आणि दृश्याच्या अरुंद क्षेत्रासह आयपीसद्वारे मोठ्या नमुना तपासण्यात वेळ आणि मेहनत वाया घालवू नये म्हणून, अभियंत्यांनी स्वयंचलित स्कॅनिंग प्रणाली प्रस्तावित केली: आपण आधुनिक सूक्ष्मदर्शकाच्या स्टेजवर नमुना असलेली काच ठेवू शकता आणि डिव्हाइस स्वतंत्रपणे संपूर्ण नमुन्याचे मोठ्या प्रमाणावर पॅनोरामा शूट करेल. त्याच वेळी, योग्य ठिकाणी, तो लक्ष केंद्रित करेल आणि नंतर अनेक फ्रेम एकत्र चिकटवेल.

काही सूक्ष्मदर्शिका जिवंत उंदीर, उंदीर किंवा कमीत कमी लहान अपृष्ठवंशी बसू शकतात. इतर किंचित वाढ देतात, परंतु एक्स-रे मशीनसह एकत्र केले जातात. काळजीपूर्वक नियंत्रित मायक्रोक्लाइमेटसह घरामध्ये, कंपन अडथळे दूर करण्यासाठी अनेक टन्सच्या वस्तुमानासह अनेक विशेष टेबलवर बसवले जातात. अशा प्रणालींची किंमत इतर इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शकांच्या किंमतींपेक्षा जास्त आहे आणि सर्वात सुंदर फ्रेमसाठी स्पर्धा ही एक परंपरा बनली आहे. याव्यतिरिक्त, ऑप्टिक्समध्ये सुधारणा चालू आहे: सर्वोत्तम प्रकारच्या काचेच्या शोधापासून आणि लेन्सच्या इष्टतम संयोजनांच्या निवडीपासून, अभियंते प्रकाशावर लक्ष केंद्रित करण्याच्या पद्धतींकडे वळले आहेत.

जैविक संशोधनातील प्रगती दीर्घकाळ इतर क्षेत्रातील प्रगतीशी संबंधित आहे हे दर्शविण्यासाठी आम्ही विशेषतः अनेक तांत्रिक तपशील सूचीबद्ध केले आहेत. जर शंभर छायाचित्रांमध्ये डागलेल्या पेशींची संख्या स्वयंचलितपणे मोजण्यास सक्षम संगणक नसतील तर सुपर मायक्रोस्कोपचा थोडासा उपयोग होईल. आणि फ्लोरोसेंट रंगांशिवाय, सर्व कोट्यावधी पेशी एकमेकांपासून वेगळे करता येतील, म्हणून नवीन तयार होणे किंवा जुन्या लोकांचा मृत्यू शोधणे जवळजवळ अशक्य आहे.

खरं तर, पहिली सूक्ष्मदर्शिका एक गोलाकार लेन्ससह जोडलेली क्लॅम्प होती. अशा सूक्ष्मदर्शकाचे अॅनालॉग एक साधे प्लेइंग कार्ड असू शकते ज्यामध्ये एक छिद्र आणि पाण्याचा एक थेंब असतो. काही अहवालांनुसार, अशा उपकरणांचा वापर गेल्या शतकात कोलीमामध्ये सोन्याच्या खाण कामगारांनी केला होता.

विवर्तन मर्यादेच्या पलीकडे

ऑप्टिकल मायक्रोस्कोपमध्ये मूलभूत कमतरता आहे. वस्तुस्थिती अशी आहे की प्रकाश तरंगांच्या आकारापासून तरंगलांबीपेक्षा खूपच लहान असलेल्या वस्तूंचा आकार पुनर्संचयित करणे अशक्य आहे: आपण आपल्या हाताने घट्ट हातमोजामध्ये सामग्रीच्या सूक्ष्म पोत तपासण्याचा प्रयत्न करू शकता. वेल्डिंग साठी.

विवर्तनाने निर्माण केलेल्या मर्यादा अंशतः दूर झाल्या आणि भौतिकशास्त्राच्या नियमांचे उल्लंघन न करता. दोन परिस्थिती ऑप्टिकल सूक्ष्मदर्शकांना विवर्तन अडथळ्याखाली डुबकी मारण्यास मदत करतात: फ्लोरोसेंस दरम्यान, क्वांटा वैयक्तिक डाई रेणूंद्वारे उत्सर्जित होते (जे एकमेकांपासून बरेच दूर असू शकतात) आणि वस्तुस्थिती अशी आहे की, प्रकाश लहरींच्या अतिस्थानामुळे , तरंगलांबीपेक्षा लहान व्यासासह चमकदार जागा मिळवणे शक्य आहे.

जेव्हा एकमेकांवर अतिप्रमाणित केले जाते, तेव्हा प्रकाश लाटा परस्पर एकमेकांना विझविण्यास सक्षम असतात, म्हणून, नमुनाचे प्रदीपन मापदंड जेणेकरून सर्वात लहान क्षेत्र चमकदार क्षेत्रात येते. गणिताच्या अल्गोरिदमसह संयोजनात, उदाहरणार्थ, प्रतिमेतील भूत काढून टाकण्याची परवानगी, अशा दिशानिर्देशक प्रकाशामुळे शूटिंगच्या गुणवत्तेत तीव्र वाढ होते. उदाहरणार्थ, ऑप्टिकल मायक्रोस्कोपसह इंट्रासेल्युलर स्ट्रक्चर्सचे परीक्षण करणे आणि अगदी (वर्णित पद्धतीला कॉन्फोकल मायक्रोस्कोपीसह एकत्र करून) त्यांच्या त्रिमितीय प्रतिमा मिळवणे शक्य होते.

इलेक्ट्रॉन मायक्रोस्कोप ते इलेक्ट्रॉनिक उपकरण

अणू आणि रेणू शोधण्यासाठी, शास्त्रज्ञांना त्यांच्याकडे पाहण्याची गरज नव्हती - आण्विक सिद्धांताला ऑब्जेक्ट पाहण्याची आवश्यकता नव्हती. परंतु सूक्ष्मदर्शकाचा शोध लागल्यानंतरच सूक्ष्मजीवशास्त्र शक्य झाले. म्हणून, प्रथम, सूक्ष्मदर्शके औषध आणि जीवशास्त्राशी तंतोतंत जोडली गेली होती: भौतिकशास्त्रज्ञ आणि रसायनशास्त्रज्ञ, ज्यांनी इतर छोट्या छोट्या वस्तूंचा अभ्यास केला, इतर मार्गांनी व्यवस्थापित. जेव्हा त्यांना सूक्ष्म विश्वाकडे बघायचे होते, तेव्हा विवर्तन मर्यादा एक गंभीर समस्या बनली, विशेषत: वर वर्णन केलेल्या फ्लोरोसेंस मायक्रोस्कोपीच्या पद्धती अद्याप अज्ञात होत्या. आणि रिझोल्यूशन 500 ते 100 नॅनोमीटर पर्यंत वाढवण्यात काही अर्थ नाही, जर तपासली जाणारी वस्तू आणखी लहान असेल तर!

इलेक्ट्रॉन्स एक तरंग आणि कण दोन्ही म्हणून वागू शकतात हे जाणून, 1926 मध्ये जर्मनीतील भौतिकशास्त्रज्ञांनी इलेक्ट्रॉनिक लेन्स तयार केले. त्याखालील कल्पना कोणत्याही शाळकरी मुलासाठी अगदी सोपी आणि समजण्यासारखी होती: इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक फील्ड इलेक्ट्रॉनला परावर्तित करत असल्याने, या कणांच्या तुळईचा आकार बदलण्यासाठी, किंवा त्याउलट, बीमचा व्यास कमी करण्यासाठी वापरला जाऊ शकतो. पाच वर्षांनंतर, 1931 मध्ये, अर्न्स्ट रुस्का आणि मॅक्स नोल यांनी जगातील पहिले इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शक तयार केले. डिव्हाइसमध्ये, नमुना प्रथम इलेक्ट्रॉनच्या बीमद्वारे प्रकाशित केला गेला आणि नंतर एका इलेक्ट्रॉन लेन्सने प्रसारित बीमचा विस्तार एका विशेष ल्युमिनेसेंट स्क्रीनवर पडण्यापूर्वी केला. पहिल्या सूक्ष्मदर्शकाने केवळ 400 वेळा मोठे केले, परंतु इलेक्ट्रॉनसह प्रकाशाच्या बदलीने फोटोग्राफीचा मार्ग शेकडो हजार वेळा वाढवून खुला केला: डिझाइनर्सना केवळ अनेक तांत्रिक अडथळे पार करायची होती.

इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शकामुळे पेशींच्या संरचनेचे पूर्वीच्या अप्राप्य दर्जामध्ये परीक्षण करणे शक्य झाले. परंतु या चित्रावरून पेशींचे वय आणि त्यांच्यामध्ये विशिष्ट प्रथिनांची उपस्थिती समजणे अशक्य आहे आणि शास्त्रज्ञांसाठी ही माहिती अत्यंत आवश्यक आहे.

आता इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शकामुळे व्हायरसचे जवळचे छायाचित्रण करण्याची परवानगी मिळते. डिव्हाइसेसमध्ये विविध बदल आहेत जे केवळ पातळ विभागांद्वारेच पाहू शकत नाहीत, तर त्यांना "परावर्तित प्रकाशात" (अर्थातच परावर्तित इलेक्ट्रॉनमध्ये) पाहण्याची परवानगी देतात. आम्ही सूक्ष्मदर्शकांच्या सर्व आवृत्त्यांबद्दल तपशीलवार बोलणार नाही, परंतु लक्षात घ्या की अलीकडे संशोधकांनी विवर्तन नमुन्यातून प्रतिमेची पुनर्रचना कशी करावी हे शिकले आहे.

स्पर्श करा, विचार करू नका

आणखी एक क्रांती "प्रकाश आणि पहा" या तत्त्वापासून पुढे निघून आली आहे. अणुशक्ती सूक्ष्मदर्शक, तसेच स्कॅनिंग टनेलिंग सूक्ष्मदर्शक, यापुढे नमुन्यांच्या पृष्ठभागावर चमकत नाही. त्याऐवजी, एक विशेषतः पातळ सुई पृष्ठभागावर फिरते, जी अक्षरशः अनियमिततेवर उडते जरी एका वैयक्तिक अणूचा आकार.

अशा सर्व पद्धतींच्या तपशीलात न जाता, आम्ही मुख्य गोष्ट लक्षात घेतली: सुरंग सूक्ष्मदर्शकाची टीप केवळ पृष्ठभागावर हलवता येत नाही, तर अणूंची ठिकाणाहून पुनर्रचना करण्यासाठी देखील वापरली जाते. अशा प्रकारे शास्त्रज्ञ शिलालेख, रेखाचित्रे आणि अगदी व्यंगचित्रे तयार करतात ज्यात एक पेंट केलेला मुलगा अणूसह खेळतो. एक वास्तविक झेनॉन अणू, स्कॅनिंग टनेलिंग मायक्रोस्कोपच्या टोकाद्वारे ओढला गेला.

टनेलिंग मायक्रोस्कोप असे म्हटले जाते कारण ते टीपमधून वाहणाऱ्या सुरंग प्रवाहाच्या प्रभावाचा वापर करते: क्वांटम मेकॅनिक्सद्वारे वर्तवलेल्या बोगद्याच्या प्रभावामुळे इलेक्ट्रॉन टिप आणि पृष्ठभागामधील अंतरातून जातात. अशा उपकरणाला ऑपरेट करण्यासाठी व्हॅक्यूमची आवश्यकता असते.

अणुशक्ती सूक्ष्मदर्शक (AFM) आसपासच्या परिस्थितीवर खूप कमी मागणी आहे - ते (अनेक मर्यादांसह) हवेच्या निर्वासनाशिवाय कार्य करू शकते. एका अर्थाने, AFM हा ग्रामोफोनचा नॅनोटेक्नॉलॉजिकल उत्तराधिकारी आहे. पातळ आणि लवचिक कॅन्टिलीव्हर हातावर सुई लावलेली ( कॅन्टिलीव्हरआणि तेथे एक "ब्रॅकेट" आहे), पृष्ठभागावर व्होल्टेज लागू न करता फिरते आणि ग्रामोफोन सुईच्या ग्रामोफोन रेकॉर्डच्या खोबणीच्या अनुषंगाने नमुन्याची सुटका करते. कॅन्टिलीव्हरच्या वाकण्यामुळे त्याच्याशी जोडलेला आरसा विचलित होतो, आरसा लेसर बीमला डिफ्लेक्ट करतो आणि यामुळे अभ्यासाखाली नमुन्याचा आकार अगदी अचूकपणे ठरवता येतो. मुख्य गोष्ट म्हणजे फक्त सुई हलविण्यासाठी पुरेशी अचूक यंत्रणा असणे, तसेच सुयांचा पुरवठा जो पूर्णपणे तीक्ष्ण असणे आवश्यक आहे. अशा सुयांच्या टोकांवर वक्रतेची त्रिज्या एका नॅनोमीटरपेक्षा जास्त असू शकत नाही.

AFM आपल्याला वैयक्तिक अणू आणि रेणू पाहण्याची परवानगी देते, तथापि, सुरंग सूक्ष्मदर्शकाप्रमाणे, ते आपल्याला नमुना पृष्ठभागाखाली पाहण्याची परवानगी देत ​​नाही. दुसऱ्या शब्दांत, शास्त्रज्ञांना अणू पाहण्याची क्षमता आणि संपूर्ण वस्तूचा अभ्यास करण्याची क्षमता यापैकी एक निवडावे लागते. तथापि, ऑप्टिकल सूक्ष्मदर्शकांसाठी देखील, अभ्यासाअंतर्गत नमुन्यांच्या आतील बाजूस नेहमी प्रवेश करता येत नाही, कारण खनिजे किंवा धातू सहसा प्रकाश खराब प्रसारित करतात. याव्यतिरिक्त, अणूंचे छायाचित्रण करताना अजूनही अडचणी येतात - या वस्तू साध्या गोळे म्हणून दिसतात, अशा छायाचित्रांमध्ये इलेक्ट्रॉन ढगांचा आकार दिसत नाही.

प्रवेगकांद्वारे प्रवेगित केलेल्या कणांच्या मंदीमुळे निर्माण होणारे सिंक्रोट्रॉन रेडिएशन प्रागैतिहासिक प्राण्यांच्या जीवाश्म अवशेषांचा अभ्यास करणे शक्य करते. क्ष-किरणांखाली नमुना फिरवून, आपण त्रिमितीय टोमोग्राम मिळवू शकतो-उदाहरणार्थ, 300 दशलक्ष वर्षांपूर्वी नामशेष झालेल्या माशांच्या कवटीच्या आत असलेला मेंदू सापडला. प्रसारित विकिरण विवर्तनाने विखुरलेल्या क्ष-किरणांच्या निर्धारणाने नोंदवले असल्यास रोटेशन देखील वितरीत केले जाऊ शकते.

आणि एक्स-रे विकिरण उघडण्याची ही सर्व शक्यता नाही. जेव्हा त्याच्याशी विकिरण केले जाते, तेव्हा अनेक साहित्य फ्लोरोसेस आणि प्रतिदीप्तीच्या स्वरूपाद्वारे पदार्थाची रासायनिक रचना निश्चित करणे शक्य होते: अशा प्रकारे शास्त्रज्ञ प्राचीन कलाकृतींना रंगवतात, मध्ययुगात मिटलेल्या आर्किमिडीजची कामे किंवा रंग लांब-नामशेष पक्ष्यांच्या पंखांची.

अणू उभे करत आहेत

क्ष-किरण किंवा ऑप्टिकल-फ्लोरोसेंट पद्धतींद्वारे प्रदान केलेल्या सर्व शक्यतांच्या पार्श्वभूमीवर, वैयक्तिक अणूंचे छायाचित्रण करण्याचा एक नवीन मार्ग विज्ञानात इतकी मोठी प्रगती असल्याचे दिसत नाही. पद्धतीचा सार, ज्यामुळे या आठवड्यात सादर केलेल्या प्रतिमा प्राप्त करणे शक्य झाले, खालीलप्रमाणे आहे: इलेक्ट्रॉन आयनीकृत अणूंमधून काढून टाकले जातात आणि विशेष डिटेक्टरकडे पाठवले जातात. आयनीकरणाची प्रत्येक कृती एका इलेक्ट्रॉनला एका ठराविक स्थितीतून काढून टाकते आणि "छायाचित्र" मध्ये एक बिंदू देते. असे हजारो गुण जमा केल्यावर, शास्त्रज्ञांनी एक चित्र तयार केले आहे जे अणूच्या केंद्रकाभोवती इलेक्ट्रॉन शोधण्याची सर्वात संभाव्य ठिकाणे दर्शविते आणि हे, परिभाषानुसार, इलेक्ट्रॉन ढग आहे.

शेवटी, आपण असे म्हणूया की त्यांच्या इलेक्ट्रॉन ढगांसह वैयक्तिक अणू पाहण्याची क्षमता आधुनिक मायक्रोस्कोपीच्या केकवरील आयसिंग आहे. शास्त्रज्ञांनी सामग्रीच्या संरचनेची तपासणी करणे, पेशी आणि क्रिस्टल्सचा अभ्यास करणे महत्वाचे होते आणि तंत्रज्ञानाच्या परिणामी विकासामुळे हायड्रोजन अणूपर्यंत पोहोचणे शक्य झाले. काहीही कमी आधीच प्राथमिक कण भौतिकशास्त्रातील तज्ञांच्या आवडीचे क्षेत्र आहे. आणि जीवशास्त्रज्ञ, साहित्य शास्त्रज्ञ आणि भूगर्भशास्त्रज्ञांना अजूनही सूक्ष्मदर्शक सुधारण्यासाठी जागा आहे, अगदी अणूंच्या पार्श्वभूमीवर अगदी सामान्य वाढ करूनही. न्यूरोफिजियोलॉजीमधील तज्ञ, उदाहरणार्थ, एक उपकरण हवे आहे जे जिवंत मेंदूच्या आत स्वतंत्र पेशी पाहू शकेल आणि रोव्हर्सचे निर्माते एका इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शकासाठी त्यांचे आत्मा विकतील जे अंतराळयानात चढतील आणि मंगळावर काम करू शकतील.

रॉयल फोटोग्राफिक सोसायटीच्या "फोटोग्राफर ऑफ द इयर" या शीर्षकासाठी अर्ज करणाऱ्या अंतिम स्पर्धकांच्या छायाचित्रांचे मूल्यांकन करण्यासाठी आम्ही तुम्हाला आमंत्रित करतो. विजेत्याची घोषणा 7 ऑक्टोबर रोजी केली जाईल आणि लंडनमधील विज्ञान संग्रहालयात 7 ऑक्टोबर ते 5 जानेवारी या कालावधीत सर्वोत्कृष्ट कलाकृतींचे प्रदर्शन आयोजित केले जाईल.

पीएम पुनरावृत्ती

किम कॉक्स द्वारा बबल स्ट्रक्चर

साबणाचे बुडबुडे स्वतःमधील जागा ऑप्टिमाइझ करतात आणि दिलेल्या पृष्ठभागासाठी त्यांच्या पृष्ठभागाचे क्षेत्र कमी करतात. यामुळे त्यांना अनेक क्षेत्रांमध्ये, विशेषत: साहित्य विज्ञान क्षेत्रात संशोधनाचा उपयुक्त विषय बनतो. बुडबुड्यांच्या भिंती गुरुत्वाकर्षणाच्या प्रभावाखाली खाली वाहतात असे दिसते: ते शीर्षस्थानी पातळ आणि तळाशी जाड असतात.

यास्मीन क्रॉफर्ड द्वारा "ऑक्सिजन रेणूंवर चिन्हांकित करणे"

छायाचित्र हा फाल्माउथ विद्यापीठातील छायाचित्रणातील लेखकाच्या नवीनतम प्रमुख प्रकल्पाचा भाग आहे, ज्याने मायलॅजिक एन्सेफॅलोमायलाईटिसच्या अभ्यासावर लक्ष केंद्रित केले. क्रॉफर्ड म्हणतो की तो अशा प्रतिमा तयार करतो ज्या आपल्याला संदिग्ध आणि अज्ञातशी जोडतात.

येवगेनी सामुचेन्को यांचे "चिरंतन शांती"

हे चित्र हिमालयात 4400 मीटर उंचीवर गोसायकुंडा तलावावर घेण्यात आले आहे. आकाशगंगा एक आकाशगंगा आहे ज्यात आपल्या सौर मंडळाचा समावेश आहे: रात्रीच्या आकाशात प्रकाशाची मंद लकीर.

डेव्हिड स्पीयर्स द्वारे गोंधळलेले जेवण बीटल

हे लहान कीटक बीटल अन्नधान्य आणि पीठ उत्पादनांमध्ये आढळते. स्कॅनिंग इलेक्ट्रॉन मायक्रोग्राफ वापरून प्रतिमा टिपली गेली आणि नंतर फोटोशॉपमध्ये रंगवली गेली.

डेव्ह वॉटसन द्वारा उत्तर अमेरिका नेबुला

उत्तर अमेरिका नेबुला NGC7000 सिग्नस नक्षत्रातील एक उत्सर्जन नेबुला आहे. निहारिकाचा आकार उत्तर अमेरिकेच्या आकारासारखा आहे - आपण मेक्सिकोचा आखात देखील पाहू शकता.

व्हिक्टर सिकोरा यांचे "स्टॅग बीटल"

छायाचित्रकाराने पाच वेळा मोठे करून हलकी मायक्रोस्कोपी वापरली.

मार्ज ब्रॅडशॉ द्वारे लॉवेलची दुर्बिण

ब्रॅडशॉ म्हणतो, "मी तिला जोडरेल बँकेतील लव्हल टेलिस्कोपने आकर्षित केले आहे, जेव्हापासून मी तिला शाळेच्या सहलीवर पाहिले होते." तिची झीज दाखवण्यासाठी तिला आणखी काही तपशीलवार छायाचित्रे घ्यायची होती.

मेरी अॅन चिल्टन यांचे अपसाइड डाउन जेलीफिश

पोहण्याऐवजी ही प्रजाती पाण्यात धडधडत वेळ घालवते. जेलीफिशचा रंग शैवाल खाण्याचा परिणाम आहे.