Как стать автором
Обновить

Увидеть незримое и почувствовать неосязаемое. На что еще способен электронный микроскоп?

Время на прочтение11 мин
Количество просмотров9K
Всего голосов 47: ↑43 и ↓4+39
Комментарии29

Комментарии 29

Спасибо за статью!
Давно хотела почитать, как электронные микроскопы устроены, но все руки не доходили. 

А вирусы в электронном микроскопе просто божественны! *.*

спасибо, что читаете нас. Впереди будет много всего. Мы также есть в вк https://vk.com/inbioreactor

А я скажу вам не спасибо, а ровно наоборот. Потому что после чтения в голове остается не то, чего ожидаешь от нормального научпопа, а гречневая каша вперемешку с недостоверными (а местами откровенно ложными) фактами.


Случайные претензии в случайном порядке
при помощи спектрального анализа рентгеновского излучения, возбуждаемого электромагнитным полем, можно изучить химический состав образца в конкретных точках.

Электронный пучок и электромагнитное поле — две огромные разницы. И зачем вам рентген? Вместо него можно обойтись много чем другим.


В растровой разновидности электронной микроскопии можно рассматривать рельеф поверхности объекта при помощи анализа катодолюминесценции.

А без катодолюминесценции, значит, нельзя? Да, что такое растровая разновидность электронной микроскопии? Подсказка: в тексте вы упоминаете ее раз десять, но, похоже, даже не замечаете этого.


Катодолюминесценция — это, по сути, способность вещества замещать оставленные после облучения электронами дырки, захватывая свободные электроны и выделяя световую энергию. Это свойственно для металлов

Простите, это даже не бред, это просто набор звуков. Ну и покажите мне пожалуйста люминесцирующий металл, мне он нужен.


Большим минусом ЭМ является черно-белое изображение. Однако и с этим ученые смогли справиться.

Судя по дальшейшему тексту, вы и правда уверены, что у молекул есть цвет и что вся сложная микроскопия нужна именно чтобы его увидеть.


Как превратить это в нормальный пост? Да очень просто: выкинуть все, в чем не разбираетесь, и написать то, что вам интересно. Ну например "Смотрите как круто сейчас умеют совмещать электронную микроскопию с оптической! Там вот такие интересные алгоритмы, а еще вот такой крутой способ увеличить разрешение микроскопа — им, кстати, мозги лягушки просвечивали, а еще… " И будет отличная статья, за которой видно живого автора и то, что ему интересно.


А вы зачем-то стали делать из себя эксперта и писать фразы, которые сами не понимаете. И это все вперемешку с картинками ради картинок (КДПВ не имеет отношения к электронной микроскопии) и панчами как из школьных рефератов. Да еще и опубликовали эту ерунду в не самом плохом коммерческом блоге на Хабре. Не надо так.

Одно из самых интересных изображений, полученных с помощью электронного микроскопа, показывает, что трансляция белка осуществляется несколькими рибосомами одновременно.

то есть эти 2 тонкие нити это РНК или ДНК ?

Здесь ДНК нижняя тонкая нить, а РНК верхняя, на которой рибосомы синтезируют белок (более толстые структуры). Тут заодно показано, что транскрипция и трансляция у прокариот (организмов без ядра) происходят примерно одновременно.

трансляция белка осуществляется несколькими рибосомами одновременно

Интересно, это один и тот же белок создаётся разными рибосомами? Или одновременно разные белки? По идее на одной нитке рнк могут сидеть тысячи рибосом и вот так штамповать белки? Какой механизм отвечает за расстояние между соседними рибосомами, а то на фото они как-то не равномерно расположены. Возможно всё-таки разные белки производят.

Насколько я знаю, у бактерий может идти трансляция одного белка несколькими рибосомами, у более высокоорганизованных точно не знаю. Разных белков точно могут, если активатор подошли одновременно.

Расстояние между рибосомами (по крайней мере, у тех, с которыми я работала) случайное, но не меньше диаметра одной рибосомы.

Какой электронный микроскоп использовался для получения заглавной фотографии?

И не очень понятно что на фотографии. Кто знает?

"Две клетки мыши, находящиеся в стадии профазы. Микрофотография получена с помощью флуоресцентного микроскопа (масштабная линейка соответствует 5 мкм) ."

https://ru.wikipedia.org/wiki/Профаза#/media/Файл:3D-SIM-3_Prophase_3_color.jpg

Это микроскопия структурированного освещения. Микроскоп конкретно для этого фото использовался световой.

Ученые использовали данную методику в процессе разработки методов "окрашивания" изображений электронного микроскопа.

Об этом методе есть немного в конце статьи.

На изображении профаза митоза, визуализированная методом SIM

Ну что ж вы так... Статья про электронную микроскопию, а заглавное фото - световое :-D

Подсмотрели микромир)

Спасибо большое за увлекательный материал.

Мне это напомнило историю об Игнаце Земмельвейсе, который, будучи акушером, предложил коллегам мыть руки и инструменты (микробной теории тогда еще не было). Смертность снизилась в разы. Однако многие коллеги смеялись над ним, считая его теории глупостью. Затем его уволили и смертность вновь пошла вверх. Из-за этого у него произошел срыв, его насильно помести в лечебницу, где он и скончался (от избиений со стороны медработников). Зато спустя много лет предложенные им методики стали нормой.
Поглощение электронного потока в образце, один из недостатков эл. микроскопов, снижающих их эффективность, возможно будет преодолен с помощью кв. запутанности, как это смогли сделали для оптических микроскопов (статья).

Вы сначала запутанные электроны покажите ;)
И не путайте разрешение микроскопа и поглощение в образце. Quantum imaging может помочь с первым, но как огня боится второго.

Спасибо за ответ!
Вы сначала запутанные электроны покажите
В каком смысле показать? Если существуют они, или как их получают, то несколько ссылок из поиска 1, 2, 3. Или показать фото? Коллективное фото пар запутанных фотонов уже получали, вероятно и электронов возможно. Но было бы интересно «посмотреть», точнее ощутить такие явления непосредственно, минуя традиционные каналы связи с реальностью. Возможно в перспективе люди еще увидят «квантовую радугу»)
И не путайте разрешение микроскопа и поглощение в образце. Quantum imaging может помочь с первым, но как огня боится второго
Вообще имел в виду повышение эффективности с использование разных кв. эффектов, оптическую микроскопию привел в пример реализации. В частности, с использованием метода кв. подсветки примененного в разработках кв. радаров. Коль скоро электроны поглощаются в образце, ухудшая характеристики изображения, почему их не использовать для получения информации о микроструктуре образца, возможно в динамике? Хотя образец будет со временем деградировать, особенно если речь идет о биоматерилах, тем не менее.

Допустим подобный кв. сенсор возможно реализовать. Кроме всего прочего, информацию с него, после соответствующего кондиционирования, можно с помощью нейроинтерфейса направить в мозг минуя традиционные пути получения информации, как упомянул выше. Практика такого расширенного восприятия может привести со временем к развитию кв. интуиции и логики, дополняющих традиционные классические, сформированных в ходе биологической и социокультурной эволюции. Нейропластичность мозга на всех уровнях позволяет проделывать подобное. Как знать, возможно это приведет к возникновению новых концептуальных физических представлений, кот. позволят по новому взглянуть на проблемы описания кв. уровня, включая подсказать путь решения проблем с разработкой общепринятой КТГ. Думаю мечтать не вредно)

Без обид, но ваш комментарий — идеальная иллюстрация того, что научпоп, написанный неспециалистом — это лотерея: никогда не знаешь, что там внутри, нормальный текст или наукоподобная ерунда.


Например, рядовой читатель, увидевший в астрофизической статье слово "металлы", наверняка представляет себе железо или титан и вряд ли задумывается о том, что для астрофизика "металл" — это и йод, и сера, и даже кислород, и вообще вся остальная таблица Менделеева за гелием. Терминология такая.


У вас ровно такое же непонимание со словом "электрон" и "квантовый". Знаете, что общего между запутанными по спину электронами в полупроводнике и электронами в электронном микроскопе? Да ничего. Хоть это одна и та же частица, вы не можете вытащить ее из чипа, сохранив все ее квантовые свойства. А что статья с многообещающим названием "The quantum future of microscopy" по вашей ссылке рассказывает про перспективы квантово-запутанных состояний для микроскопии? Да тоже ничего, это просто отдаленный родственник optical coherence tomography. Терминология такая, только и всего.


Еще раз, без обид, вы не обязаны разбираться во всех узкоспециальных нюансах. Но иногда совы — не то, чем они кажутся. Поэтому не спешите сразу радоваться, прочитав очередной заголовок очередной околонаучной новости. И тем более не спешите радовать окружающих.

без обид
Хорошо) Обоснованную критику принимаем. Вы выдающийся критик науч-попа, видел ваши коменты на этот счет в других темах. Возможно не понимаю тонкостей кв. микроскопии, не специалист в этой области, хотя физик по образованию. Дело в принципиальном понимании направления развития.
Хоть это одна и та же частица, вы не можете вытащить ее из чипа, сохранив все ее квантовые свойства.
И что? На этом прогресс остановился? Нет других способов получения запутанных пар электронов? Есть фундаментальные физические ограничения на этот счет? Или запрещено думать в этом направлении?

Так понимаю — нужно получить поток пар запутанных электронов. Глубокий поиск не делал, первые в выдаче близкие по теме — эмиссией с поверхности металла, теория, экспериментальная проверка. Возможно это пока не очень эффективный источник, но в принципе решаемая проблема, требующая дополнительных прикладных исследований. Кстати, в авторах статей по этой и близким темам много русских фамилий, но не с российской локацией.
А что статья с многообещающим названием «The quantum future of microscopy» по вашей ссылке рассказывает про перспективы квантово-запутанных состояний для микроскопии? Да тоже ничего, это просто отдаленный родственник optical coherence tomography. Терминология такая, только и всего.
Почему должен доверять этому исходя только из вашего понимая терминологии? Авторы этой статьи публикуются уже лет по 15-20 судя по ссылкам в их перечне в статье.
Еще раз, без обид, вы не обязаны разбираться во всех узкоспециальных нюансах. Но иногда совы — не то, чем они кажутся.
В целом вашу критику не принимаю, за исключение указания источника электронов, и это связано с расплывчатостью запроса о «показе» запутанных электронов. Хотя специалисты знакомые со спецификой этой области могли понять о чем речь.

Что касается терминологии, и ее интерпретации, то это беда науки. Беда междисциплинарного непонимания специалистов, термины неоднозначны, хотя объект исследования может быть одним и тем же. И это не между, скажем, физикой и биологией или психофизиологией, а внутри дисциплин, между отдельными специалистами и группами. В психофизиологии, области в кот. занят, нет общепринятых представлений о центральном феномене исследования — сознании. Имеются многие сотни теорий на этот счет, на порядок больше интерпретаций КМ) Разные теории могут разрабатываться в соседних лабах, кот. исследуют разные механизмы сознания. Одни специалисты, кот. заняты исследованием механизмов памяти, все проявления сознания пытаются свести к памяти, другие кот. исследуют мышление, к мышлению, третьи кот. исследую внимание, к вниманию, и тд. Благо есть и интегративные подходы, кот. позволяют сводить эти авторские представления в общую картину, в частности, к проблемам познания, сущностной стороне сознания. И эти механизмы познания могут что-то сказать о возможной причине кризиса затянувшегося уже почти на полвека в фундаментальной физике с созданием новой теории. Но физикам это будет очень трудно принять, т.к. противоречит чрезвычайно укоренившимся со времен Галилея и Ньютона представлениям об объективности физического описания.

Во-вторых, необходимо сделать ультратонкий срез исследуемого образца: от 20 до 50 нм, который к тому же должен быть равномерным. Иначе электронный поток поглотится объектом и картинки не будет.

Неправда.

Если речь идет про TEM (трансмиссионный электронный микроскоп), то - да. Там и длительная подготовка образца нужна, и тонкий срез.

А вот в случае SEM (сканирующий электронный микроскоп), делать срез вовсе необязательно. Микроскоп может работать и на отраженных электронах. Подложка (например из кремния) обычно имеет толщину 1-2 мм, с маленькими структурами на ней микронного или нанометрового размера, толщиной в несколько нанометров. И замечательно все видно. Никто не срезает подложку. Как раз-таки SEM используется очень широко из-за относительной простоты подготовки образца и быстрого получения качественной картинки.

В-третьих, требуется высокое напряжение — от 50 кВ. А вместе с ним и специальная система охлаждения.

Тоже надо уточнить, что имеется в виду. Например на нашем микроскопе мы можем задавать напряжение от 5кВ.

НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь

Ну почему же. SEM — абсолютно незаменимый инструмент для полупроводниковой промышленности.

НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
очень узкое и очень специальное применение

Объем рынка полупроводниковой промышленности напомнить?

Электронная микроскопия создавалась для физики и материаловедения. И там она используется. Всякие жучки - это так, баловство.

Грубо говоря, SEM это посмотреть что там на поверхности, а TEM - что внутри. Вот, наример, SEM показывает что "царапина" на самом деле совсем не царапина, а наоборот:

А TEM обясняет почему так:

У @zeptobars на сайте — забавная себяка сканирующего микроскопа.

Зарегистрируйтесь на Хабре, чтобы оставить комментарий