Показать меню
26 ноя 15:23Политика

Фокусируемый ионный луч и электронный микроскоп помогут изучить наноструктуру почвы

Фокусируемый ионный луч и электронный микроскоп помогут изучить наноструктуру почвы

Ученые из Института физики Земли имени О. Ю. Шмидта, Почвенного института имени В. В. Докучаева и Московского физико-технического института предложили новый метод внутреннего анализа образцов почвы на принципиально новом масштабе — до нескольких нанометров. Статья с результатами работы опубликована в журнале Geoderma, где она была отмечена наградой «Editor’s choice». Исследование было поддержано грантом Президентской программы Российского научного фонда, кратко о его итогах сообщает пресс-релиз фонда.

По небольшому образцу почвы современные ученые могут многое сказать о ней: установить ее происхождение, физические свойства и определить ее плодородность. Исследования такого рода важны в самых разных областях, от сельского хозяйства до криминалистики, они могут быть использованы и при изучении грунта других планет. Обычно объемные изображения исследуемого образца получают при помощи рентгеновской томографии. Но ее возможностей бывает недостаточно, чтобы рассмотреть самые крошечные полости и трещины внутри образца.

Авторы нового метода совместили две технологии: фокусируемый ионный пучок (фокусируемый ионный луч, ФИЛ) и сканирующую (растровую) электронную микроскопию. Две этих технологии близки друг другу, только в первой из них с исследуемым образцом взаимодействует пучок не электронов, а ионов, кинетическая энергия которых больше. Поэтому ионы выбивают атомы из образца, и ФИЛ дает возможность обработать образец на наноуровне. Например, ионным пучком можно снять только один внешний слой атомов, не затронув лежащие глубже.

Для получения трехмерного изображения образца почвы на наноуровне ученые совмещали двухмерные картинки, сделанные при помощи сканирующего электронного микроскопа, срезая слои образца при ионного луча. Это позволило им открыть внутреннюю структуру даже самых хрупких и пористых образцов и впервые количественно описать пористость почвы на наноуровне.

Эксперименты проводились с почвой двух типов: черноземной и дерново-подзолистой. Знаменитое плодородие черноземов во многом достигается за счет фрагментов перегноя и высокой пористости. Сначала при помощи томографии ученые получили примерные размеры пор в образцах, а с помощью сканирующего электронного микроскопа смогли различить часть минеральных включений на поверхности образца. Комбинация ионного луча и электронного микроскопа дала геофизикам возможность рассмотреть еще и участки органо-минеральных соединений внутри образцов. Были получены изображения с разрешением до 4 нанометров (при томографии разрешение составило 1,01 микрометра, то есть примерно в 250 раз крупнее).

При сравнении результатов выяснилось, что из-за небольшой плотности органического вещества томография не способна отличить их от внутренних полостей. Полученные в ходе томографии данные о количестве пор и их размерах оказались не совсем верными: чернозем обладает значительно большей пористостью по сравнению с дерново-подзолистой почвой, чего нельзя увидеть с помощью томографии.

Важность точного определения пористости и структуры образцов почвы, выявления органических и минеральных включений объяснила руководитель проекта, старший научный сотрудник ИФЗ им. О. Ю. Шмидта Марина Карсарина: «Полученные нами изображения в будущем позволят моделировать характеристики, которые сейчас невозможно зафиксировать в лабораторных условиях. Например, это способность проводить и удерживать воду и воздух, а также доступность питательных веществ для растений и микроорганизмаов. Сейчас мы работаем над совмещением методики с другими подходами, в том числе на основе синхротронного излучения, для быстрого исследования структуры почв на наноуровне».

Автор: По материалам: polit
Добавить комментарий
Ваше Имя:
Ваш E-Mail:
Введите два слова, показанных на изображении: *
Лента новостей
В США сотрудник больницы специально испортил сотни COVID-вакцин11:17Россия поставит Мьянме комплексы «Панцирь-С1» и беспилотники «Орлан-10Е»10:51В Запорожской области задержаны две девушки, продававшие наркотики через интернет10:34Роберт Родригес снимет сериал по мотивам "От заката до рассвета"10:17В России предложили продавать картофель "экономкласса"09:51Украина ведет переговоры о поставках вакцин от COVID из США09:00В КПРФ усомнились в состоятельности объединения эсеров с другими партиями08:34Netflix берет на себя решения вопроса "что посмотреть"07:51В Кремле ответили на вопрос о возможной встрече Путина и Байдена07:34Мнимые «победы» Грузии: решение ЕСПЧ не поможет «восстановить целостность»07:17Дело о преступной группировке Януковича и убийствах на Майдане: появились новые подробности07:00Финансист научил, как дешево покупать валюту, несмотря на курс06:17Несломленный русский генерал: правда о страшной смерти и невероятном мужестве героя (ФОТО)06:00Путин поручил выровнять цены на рынке жилья04:51Украина не осилит войну с Россией. Только "пупок развяжется"04:00Эксперты высказали прогнозы по срокам достройки «Северного потока — 2»02:17"Бриджертонов" продлили на второй сезон02:00Что значит смена власти в Вашингтоне для российско-американских отношений: в Госдуме озвучили прогноз (ВИДЕО)01:51На Донбассе снайпер уничтожил украинского оккупанта01:00Театральный фестиваль "Золотая маска" открылся московской программой00:34