Одна из проблем в изучении мира атомов и молекул – его сверхстремительная изменчивость, которую очень сложно запечатлеть. Тем не менее исследователи Токийского университета отсняли слоу-мо видео движения отдельных молекул со скоростью 1600 кадров в секунду.
Обычно, когда речь идет о просмотре крошечных объектов, разрешение камеры означает «пространственное разрешение», то есть, сколько визуальных пикселей устройство может захватить. Ведь чем больше пикселей, тем четче изображение. Но и «временное разрешение» так же важно. Отдельные кадры можно рассматривать как пиксели во времени, поэтому чем больше их в видео, тем четче становится движение.
Съемка проводилась с помощью просвечивающего электронного микроскопа, который обеспечивает большое пространственное разрешение. В предыдущих исследованиях были зафиксированы события на атомарном уровне со скоростью 16 к/сек, чего явно недостаточно для получения истинной картины явления. В новом исследовании была задействована камера прямого обнаружения, производившая съемку в 100 раз быстрее – 1600 к/сек.
На отснятом видео мы видим взаимодействующие между собой молекулы фуллеренов, каждая из которых состоит из 60 атомов углерода, образующих структуру в форме футбольного мяча. Видно также, как эти вибрирующие шарики хаотично осциллируют внутри нанотрубки, хотя для невооруженного глаза картина может выглядеть статичной.
Безусловно, этот метод полезен для наблюдения явлений на атомарном уровне. Однако проблемой является возможность обработки информации только после съемки видео. Остается надеяться, что прогресс в развитии вычислительной техники поможет уже в ближайшем будущем фиксировать подобные процессы в режиме реального времени.