التطبيقات

تعريف وخصائص البلورات: البلورات هي مواد تتكون من الترتيب العادي والدوري للجزيئات (الجزيئات ، الذرات ، أيونات) في الفضاء ثلاثي الأبعاد. يمكن تصنيف البلورات إلى بلورات واحدة و polycrystals. يشتمل تكوين البلورات على عملية الجسيمات التي ترتب نفسها في نمط منتظم. يؤدي الترتيب المنتظم للجزيئات إلى ظهور إطار منظم داخل البلورة ، مما يجعل البلورات الصلبة مع بنية شعرية محددة. تُظهر البلورات أشكالًا هندسية منتظمة ، ولها نقاط ذوبان ثابتة ، وعرض خصائص متباين الخواص مثل القوة الميكانيكية والتوصيل الحراري والتمدد الحراري. البلورات وفيرة في الطبيعة ، ومعظم المواد الصلبة الموجودة في الطبيعة هي بلورات. يمكن أن تتحول الغازات والسوائل والمواد غير المتبلورة إلى بلورات في ظل ظروف مناسبة. يتم استخدام حيود الأشعة السينية بشكل شائع لتحديد ما إذا كانت المادة بلورة أم لا. نقطة انصهار وتوزيع البلورات: يساهم الترتيب المنتظم للذرات في البلورات في نقاط الذوبان والتصلب الثابتة ، وهي ميزة مميزة للبلورات مقارنة بالمواد غير المتبلورة. البلورات متنوعة في التشكل في الطبيعة ، بدءا من المواد الشائعة مثل الملح والسكر ، والمعادن التي تشكل قشرة الأرض ، إلى المعادن ومواد أشباه الموصلات. الإلكترون M

في الآونة الأخيرة ، تم نشر ورقة بحثية بعنوان "تعديل فونوني للاسترخاء الشعري في أطر عمل الجزيئية" من قبل فريق الأبحاث بقيادة صن لي من كلية العلوم بجامعة ويستليك في Nature Communications. الشكل 1: شبكة الترابط الهيدروجين وتعديل فونون للاسترخاء في الشبكة في MQFS استخدم الفريق ciqtek النبض e lectron p aramagnetic r esonance (EPR) S pectroscorcopy x-band epr100

ما هي عملية Rالتبلور P؟ تعد إعادة البلورة ظاهرة مهمة في علم المواد تتضمن استعادة البنية المجهرية للمادة بعد التشوه البلاستيكي. تعتبر هذه العملية ضرورية لفهم خصائص المواد وتحسين تقنيات المعالجة. آليات وCتصنيف Rالتبلور عادةً ما يتم تشغيل عمليات إعادة البلورة عن طريق المعالجة الحرارية أو التشوه الحراري وتتضمن الاسترداد الطبيعي للمواد بعد توليد العيوب أثناء التشوه. تعمل العيوب مثل الخلع وحدود الحبوب على تعزيز تقليل الطاقة الخالية من النظام عند درجات الحرارة المرتفعة من خلال إعادة ترتيب الخلع والإبادة، مما يؤدي إلى تكوين هياكل حبيبية جديدة. يمكن تصنيف إعادة البلورة إلى إعادة بلورة ثابتة (SRX) وإعادة بلورة ديناميكية (DRX). يحدث SRX أثناء عمليات التلدين، بينما يحدث DRX أثناء التشوه الحراري. علاوة على ذلك، يمكن تقسيم إعادة البلورة أيضًا بناءً على آليات محددة، مثل إعادة البلورة الديناميكية المستمرة (CDRX)، وإعادة البلورة الديناميكية المتقطعة (DDRX)، وإعادة البلورة الديناميكية الهندسية (GDRX)، وإعادة البلورة الديناميكية (MDRX). هذه التصنيفات ليست محددة بدقة، وقد يكون للباحثين تفسيرات مختلفة. العوامل المؤثرة على إعادة التبلور تتأثر عملية إعادة البلورة بعوامل مختلفة، بما في ذلك طاقة خطأ التراص (γSFE)، وحجم الحبوب الأولي، وظروف المعالجة الحرارية، وجزيئات المرحلة الثانية. يحدد حجم طاقة خطأ التراص انهيار التفكك والتنقل، مما يؤثر على معدل إعادة التبلور. إن أحجام الحبوب الأولية الأصغر وظروف المعالجة الحرارية المناسبة، مثل درجات الحرارة المرتفعة ومعدلات الإجهاد المنخفضة، تسهل عملية إعادة التبلور. يمكن لجسيمات الطور الثاني أن تؤثر بشكل كبير على عملية إعادة التبلور عن طريق إعاقة حركة حدود الحبوب. تطبيق تقنيات التصوير EBSD وTEM هما من تقنيات التصوير الكلاسيكية المستخدمة في دراسات إعادة البلورة. يقوم EBSD بتحليل التوزيع والنسبة المئوية للحبوب المعاد بلورتها �

تعد مجاهر النقل الإلكترونية(TEM) والمجاهر الإلكترونية الماسحة (SEM) أدوات لا غنى عنها في البحث العلمي الحديث. بالمقارنة مع المجاهر الضوئية، توفر المجاهر الإلكترونية دقة أعلى، مما يسمح بمراقبة ودراسة البنية المجهرية للعينات على نطاق أصغر. يمكن أن توفر المجاهر الإلكترونية صورًا عالية الدقة وعالية التكبير من خلال الاستفادة من التفاعلات بين شعاع الإلكترون والعينة. وهذا يمكن الباحثين من الحصول على معلومات مهمة قد يصعب الحصول عليها من خلال طرق أخرى. ما هو المجهر الأنسب لك؟ عند اختيار تقنية المجهر الإلكتروني المناسبة لاحتياجاتك، يجب مراعاة عوامل مختلفة لتحديد الأنسب. فيما يلي بعض الاعتبارات التي يمكن أن تساعدك على اتخاذ القرار: انبعاث المجال TEM | ث-F120 غرض التحليل: أولاً، من المهم تحديد غرض التحليل الخاص بك. تقنيات المجهر الإلكتروني المختلفة مناسبة لأنواع مختلفة من التحليل. أ. إذا كنت مهتمًا بـ ميزات السطح لالعينة، مثل اكتشاف الخشونة أو التلوث، Sالتعليب Eإلكترون Mالمجهر (SEM) قد يكون أكثر ملاءمة. ب. ومع ذلك، قد يكون المجهر الإلكتروني النافذ (TEM) أكثر ملاءمة إذا كنت تريد فهم البنية البلورية لالعينة أو اكتشاف العيوب الهيكلية أو الشوائب. متطلبات القرار: اعتمادًا على متطلبات التحليل الخاصة بك، قد تكون لديك احتياجات حل محددة. في هذا الصدد، تتمتع TEM عمومًا بدقة أعلى وإمكانية مقارنة بـ SEM. إذا كنت بحاجة إلى إجراء تصوير عالي الدقة، خاصة لمراقبة الهياكل الدقيقة، فقد يكون TEM أكثر ملاءمة. Sالعينة التحضير: أحد الاعتبارات المهمة هو مدى تعقيد تحضير العينة . أ. تتطلب عينات SEM الحد الأدنى من التحضير أو لا تتطلب أي تحضير على الإطلاق، كما يسمح SEM بمزيد من المرونة في حجم العينة ، حيث يمكن تركيبها مباشرة على العينة مرحلة للتصوير. ب. في المقابل، تعد عملية تحضير العينة لـ TEM أكثر تعقيدًا وتتطلب مهندسين ذوي خبرة للعمل. يجب أن تكون عينات TEM رقيقة للغاية، وعادة ما تكون أقل

منذ اكتشاف البنية الحلزونية المزدوجة الكلاسيكية للحمض النووي من قبل واتسون وكريك في الخمسينيات من القرن العشرين، أصبح الحمض النووي جوهر أبحاث علوم الحياة. يؤدي عدد القواعد الأربع في الحمض النووي وترتيبها إلى التنوع الجيني، ويؤثر تركيبه المكاني على التعبير الجيني. بالإضافة إلى البنية الحلزونية المزدوجة التقليدية للحمض النووي، تم اكتشاف بنية خاصة من الحمض النووي رباعي الجدائل تسمى G-quadruplex في الخلايا البشرية. G-quadruplex عبارة عن بنية عالية الترتيب تتكون من طي الحمض النووي أو الحمض النووي الريبي (RNA) الغني بتكرارات ترادفية من الجوانين (G). تتواجد G-quadruplexes بكثرة في الخلايا سريعة الانقسام، مثل الخلايا السرطانية. لذلك، يمكن أن تكون G-quadruplexes بمثابة أهداف دوائية في أبحاث السرطان. إن دراسة بنية G-quadruplexes وأنماط ارتباطها بالروابط لها أهمية كبيرة لتشخيص وعلاج الخلايا السرطانية. إلكترون-إلكترون Dرنين مزدوج (DEER) تم تطوير الرنين الإلكتروني المزدوج (DEER) باستخدام الرنين المغنطيسي الإلكتروني ثنائي القطب النبضي (PDEPR) كأداة موثوقة ومتعددة الاستخدامات لتحديد البنية في البيولوجيا الهيكلية والكيميائية. يمكن لـ DEER مع تقنيات وضع العلامات الدورانية الموجهة للموقع (SDSL) توفير معلومات عن المسافة على مقياس النانو. في دراسة هياكل G-quadruplex، يمكن لتقنية DEER جنبًا إلى جنب مع SDSL التمييز بين أطوال مختلفة لثنائيات G-quadruplex والكشف عن أوضاع ربط بروابط G-quadruplex مع dimers. يمكن لتقنيات PDEPR التمييز بين أطوال مختلفة لثنائيات G-quadruplex. العلامة الدورانية المستخدمة لقياسات المسافة في تجارب DEER هي Cu(pyridine)4. يرتبط مركب Cu(pyridine)4 تساهميًا بـ G-quadruplexes، والتفاعلات ثنائية القطب ثنائية القطب بين أيونات Cu2+ المجالية في π- يمكن قياس مونومرات G-Quartet المكدسة. وهذا يسمح بدراسة تكوين الديمر. [Cu2+@A4] (TTLGGG) و [Cu2+@B4] (TLGGGG) عبارة عن اثنين من أليغنوكليوتيدات بتسلسلات مختلفة. يوضح الشكل 1 والشكل 2 النتائج التجريبية لـ DEER لـ [Cu2+@A4]2 و [Cu2+@B4]2، على التوالي. من نتائج DEER، متوسط ​​المسافة بين أيونات Cu2+-Cu2+ الفردية في [Cu2+@A4 ]2 الثنائي هو dA = 2.55 نانومتر. تشكل G-quadruplexes عند نهايات 3' من G-quartets ثنائيات G-quadruplex من خلال التراص من الذيل إلى الذيل، ومحاور gz في علامتي Cu2+ تدور في يتم ترتيب ثنائيات G-quadruplex بالتوازي. مقارنة بـ [Cu2+@A4]2 ، مسافة التراص π في [Cu2 +@B4]2 أطول (ديسيبل-دا = 0.66 نانومتر)، مما يؤكد وجود رباعي G إضافي في كل مونومر [Cu2+@B4]، وهو ما يتوافق مع المسافة المتوقعة. لذلك، يمكن لقياسات DEER التمييز بين أطوال مختلفة لثنائيات G-quadruplex. الشكل 1 (أ) طيف EPR النبضي (الخط الأسود) لـ [Cu2+@A4]2 dimer والمحاكاة المقابلة له (الخط الأحمر) (34 جيجا هرتز، 19 كيلو)؛ (ب) آثار المجال الزمني DEER المصححة في الخلفية (الخط الأسود) في أربعة مواقع ميدانية (أ-د) وأفضل النتائج التي تم الحصول عليها من PeldoFit (الخط الأحمر)؛ (ج) توزيع المسافة التي تم الحصول عليها باستخدام PeldorFit (الخط الأحمر) ومحاكاة MD (الخط الرمادي)؛ (د) التوازن بين المونومر [Cu2+@A4] والثنائي [Cu2+@A4] 2. (Angew.Chem. Int. Ed. 2021, 60,4939 –4947) يوضح الشكل 2 (أ) مخططات المجال الزمني DEER المصححة في الخلفية (خطوط سوداء) في أربعة مواضع ميدانية مختلفة (أ-د) لـ [Cu2+@B4] بالإضافة إلى أفضل ملاءمة تم الحصول عليها من PeldorFit (الخط...

يعد Sتعليب Eإلكترون Mالمجهر (SEM) أداة مهمة للمراقبة على نطاق صغير علم التشكل ويستخدم على نطاق واسع في مجالات مثل علم المواد، وعلم الأحياء، وعلوم البيئة. مع التطور المستمر للتكنولوجيا، Fالمجال Eمهمة Sتعليب Eإلكترون Mالمجهر (FESEM) ) ظهر. بالمقارنة مع SEM التقليدي، يوفر FESEM مزايا مثل دقة أعلى وعمق أكبر للمجال واستقرار أقوى للإشارة. ستقدم هذه المقالة مقدمة تفصيلية لمبادئ وخصائص ومزايا FESEM مقارنة بـ SEM. مبادئ المجهر الإلكتروني الماسح بالانبعاث الميداني (FESEM): 1. مصدر الإلكترون: يستخدم FESEM مصدر إلكترون لانبعاث المجال بدلاً من مصدر الإلكترون المتزامن المستخدم في SEM. يتمتع مصدر الإلكترون المنبعث من المجال بكثافة أعلى لشعاع الإلكترون وأداء تركيز أفضل، مما يؤدي إلى دقة أعلى. 2. نظام البصريات الإلكترونية: يستخدم FESEM أنظمة بصريات إلكترونية متقدمة، بما في ذلك العدسات الكهرومغناطيسية والعدسات الكهروستاتيكية، لتحقيق جودة تصوير أعلى واستقرار أقوى للإشارة. 3. تحضير العينة: يعد تحضير العينة لـ FESEM بسيطًا نسبيًا، ولا يتطلب سوى معالجة سطحية خفيفة لضمان التوصيل. 4. اكتشاف الإشارة: يستخدم FESEM طرقًا متعددة للكشف عن الإشارة، مثل الإلكترونات الثانوية والمتناثرة في الخلف ، للحصول على معلومات عينة غنية. الخصائص من المجهر الإلكتروني لمسح الانبعاثات الميدانية (FESEM): 1. دقة عالية: يوفر FESEM، بمصدره الإلكتروني لانبعاث المجال ونظام البصريات الإلكترونية المتقدم، دقة أعلى، مما يتيح مراقبة هياكل العينات الدقيقة. 2. عمق كبير للمجال: يتمتع FESEM بعمق أكبر للمجال، مما يحافظ على جودة تصوير جيدة أثناء عمليات المراقبة ويسهل مراقبة هياكل العينات ثلاثية الأبعاد. 3. استقرار قوي للإشارة: يُظهر FESEM استقرارًا قويًا للإشارة، مما يضمن تصويرًا مستقرًا خلال فترات المراقبة الطويلة. 4. تحضير بسيط للعينة: يعد تحضير العينة لـ FESEM بسيطًا نسبيًا، مما يقلل من صعوبة وتكلفة تحضير العينة. 5. اكتشاف الإشار�

يعتمد البشر على حواسهم في إدراك العالم، وتعمل أدوات التحليل المجهرية هذه على توسيع الإدراك البشري. جميعنا على دراية بالمجاهر الضوئية، لكن هذه المجاهر التي تعمل على أساس التصوير بالعدسة، محدودة بحد آبي، حيث تقتصر الدقة على نصف الطول الموجي للضوء المستخدم. لذلك، دقة المجاهر الضوئية تكون فقط على مستوى الميكرومتر بسبب محدودية الطول الموجي للضوء. ومع ذلك، فإن الإلكترونات سريعة الحركة لها ازدواجية الموجة والجسيم، وكموجة، من الخصائص المهمة للإلكترونات طولها الموجي. مع زيادة جهد التسارع، يقل الطول الموجي للإلكترون. وباستخدام جهود تسارع أعلى، مثل 30 كيلو فولت، من الممكن الحصول على إلكترونات بطول موجة يبلغ حوالي 7 مساءً. يتم إنشاء المجاهر الإلكترونية باستخدام الإلكترونات باعتبارها "الضوء" واستبدال العدسات المغناطيسية بالعدسات البصرية التقليدية. عندما تتفاعل الإلكترونات مع عينة صلبة، فإنها تنتج سلسلة من المعلومات المتعلقة بالعينة، بما في ذلك القوة الدافعة الكهربائية المستحثة، والتألق الكاثودي، والأشعة السينية المميزة، والإلكترونات المتناثرة، وإلكترونات أوجيه، والإلكترونات الثانوية، والإلكترونات الممتصة، والإلكترونات المنقولة، وما إلى ذلك. وباستخدام هذه المعلومات، من الممكن الحصول على معلومات هيكلية على المستوى المجهري. Tالاختلافات بين SEM وTEM SEM (المجهر الإلكتروني الماسح) وTEM (المجهر الإلكتروني النافذ) هما شكلان شائعان من المجاهر الإلكترونية. يستخدم SEM Sإلكترونات ثانوية E (SE) وBack-إلكترونات متناثرة E (BSE) التقاط صور لسطح العينة ، بينما يكتشف TEM الإلكترونات المرسلة لإنشاء صور إسقاط من خلال العينة من الداخل. SEM يقوم بمسح سطح العينة بشعاع إلكتروني مركّز ويجمع الإشارات المتولدة في كل نقطة لإنشاء بكسل صورة مضخمة ببكسل. يتم استخدام ملف المسح الموجود أسفل العدسة الموضوعية لتوجيه الشعاع بدقة عبر سطح العينة في المستوى X-Y. اعتمادا على التكبير (ما يصل إلى 2 مليون مرة)، يقوم الشعاع بمسح مجال رؤية يتراوح من بضعة ميكرومترات إلى ملليمترات. تتراوح جهود التسارع النموذجية لـ SEM من 1 كيلو فولت إلى 30 كيلو فولت، حيث توفر جهود التسارع المنخفضة شعاعًا ألطف، وهو أمر مفيد لتصوير العينات الحساسة والعازلة ق. تعد الإلكترونات الثانوية أقل حساسية للأعداد الذرية وأكثر ملاءمة لمراقبة تضاريس السطح، بينما تنتج الإلكترونات المتناثرة إشارات أعلى للعينات ذات الأعداد الذرية الأكبر، مما يجعلها مناسبة للتصوير التركيبي. TEM يعمل عادةً بجهد تسارع يتراوح بين 30 كيلو فولت و300 كيلو فولت، وهو أعلى بكثير من الفولتية المستخدمة في أدوات SEM، مما يسمح بالتقاط صور ذات دقة أعلى. يمكن لـ TEMs الانحراف المصحح تحقيق دقة مكانية أقل من 1Å، مما يتيح مراقبة التفاصيل الدقيقة جدًا في العينة، مثل الترتيبات الذرية الفردية داخل الجسيمات النانوية. ينتج TEM صورًا مكبرة للعينة من خلال إضاءتها بشعاع إلكتروني عريض واكتشاف الإلكترونات المرسلة في إطار واحد.على عكس SEM، يقوم TEM بذلك لا تتطلب ملفات المسح مسح شعاع الإلكترون على العينة. وبدلاً من ذلك، يشكل نظام الإضاءة شعاعًا عريضًا. يمكن أن يتجاوز تكبير صور TEM 50 مليون مرة ويسمح بالتصور المباشر للتركيب الذري للبلورات. ومع ذلك، يجب أن تكون العينات رقيقة جدًا لاختبار TEM، وعادةً ما تكون أقل من 100 نانومتر، حتى يتمكن شعاع الإلكترون من المرور عبرها. يمكن تصنيف الإلكترونات المرسلة التي تم تحليلها في TEM إلى فئات مختلفة، بما في ذلك الحزم المباشرة والحزم المنحرفة، وبالتال...

يتضمن مبدأ التعليب SEالإلكترون Mالمجهر (SEM) انبعاث شعاع الإلكترون من مسدس الإلكترون، الذي يتم تسريعه بواسطة مجال كهربائي. يقوم شعاع الإلكترون بمسح العينة سطحًا تلو الآخر، مما يثير العينة لإصدار إشارات فيزيائية متنوعة. يتم جمع هذه الإشارات بواسطة أجهزة الكشف وتحويلها إلى إشارات فيديو بترتيب تسلسلي ومتناسب. من خلال الكشف عن إشارة معينة، وتضخيم إشارة الفيديو، ومعالجة الإشارة، يتم الحصول على صورة مسح تعكس ميزات سطح العينة على شاشة العرض. المشكلات الشائعة: 1. هل تؤثر الطبيعة المغناطيسية للعينة على اختبار SEM؟ أ. تداخل المجال المغناطيسي: يتم تركيز شعاع الإلكترون في SEM بواسطة العدسات الكهرومغناطيسية. قد تولد العناصر المغناطيسية في العينة مجالًا مغناطيسيًا يتداخل مع مسار شعاع الإلكترون، مما يؤدي إلى تشويه الصورة أو انخفاض الدقة. ب. كشف الإشارة: يشكل SEM الصور عن طريق اكتشاف Sالإلكترونات الثانوية E، Back-S متناثرة Eالإلكترونات، وغيرها من الإشارات الناتجة عن التفاعل بين الإلكترونات والعينة. إذا كانت العينة تحتوي على عناصر مغناطيسية، فقد تؤثر هذه العناصر على تشتت الإلكترون واكتشافه، مما قد يؤثر على جودة الصورة ودقة التحليل التركيبي. ج. Sالعينة التحضير: العيناتقد تمثل العينات التي تحتوي على عناصر مغناطيسية تحديات أثناء التحضير، حيث قد تلتصق هذه العناصر بالأسطح المغناطيسية الأخرى. لذلك، قد تكون هناك حاجة إلى تقنيات تحضير عينة خاصة لضمان استقرار العينة وتمثيلها. د. التحليل التركيبي: خلال Eالطاقة Dمشتت Sبكترومتر (EDS) التحليل، إذا كان العينة تحتوي على عناصر مغناطيسية، وقد تغير مجالاتها المغناطيسية مسار الأشعة السينية، مما قد يؤثر على اكتشاف الأشعة السينية. ه. تأثيرات التسخين: في بعض الحالات، قد يؤدي التفاعل بين شعاع الإلكترون والعينة إلى توليد حرارة. إذا كانت العينة تحتوي على عناصر مغناطيسية، فقد يتسبب هذا التسخين في حدوث تغييرات مغناطيسية محلية في العينة، مما قد يؤثر على نتائج تحليل SEM. 2. ما هي تأثيرات العينات المشعة على اختبار SEM؟ أ. Sالنموذج الاستقرار: يمكن أن تتسبب عمليات التحلل الإشعاعي في حدوث تغييرات في بنية العينة، مما يؤثر على استقرار نتائج التحليل وإمكانية تكرار نتائجها . ب. Sالعينة التسخين: قد يؤدي التحلل الإشعاعي إلى توليد حرارة، مما يؤدي إلى تسخين موضعي أو شامل للعينة، مما قد يؤثر على البنية المجهرية العينة والتفاعل مع شعاع الإلكترون. ج. تداخل الإشارة: العينة المشعة قد تنبعث منها جسيمات ألفا، أو جسيمات بيتا، أو أشعة جاما، والتي يمكن أن تتداخل مع أجهزة الكشف في SEM، مما يؤدي إلى زيادة ضوضاء الصورة وتدهور جودة التصوير. د. تراكم الشحنة: الجسيمات المشحونة المنبعثة من العيناتالمشعة قد تتراكم الشحنات على العينة أو في المنطقة المجاورة، مما قد يؤثر على الإلكترون تركيز الشعاع ومسحه ضوئيًا، مما يؤثر على دقة الصورة وتباينها. ه. تلف الكاشف: من المحتمل أن يؤدي الإشعاع الإشعاعي إلى إتلاف الكاشفات المستخدمة لاكتشاف الإلكترونات الثانوية والعودة-الإلكترونات المتناثرة في SEM، مما يقلل من أدائها وعمرها. و. تداخل التحليل: إذا كان SEM مزودًا بـ Eطاقة Dمشتت Sبكترو (EDS) أو أدوات التحليل الأخرى، قد يتداخل الإشعاع الإشعاعي مع الكشف بالأشعة السينية، مما يؤدي إلى نتائج غير دقيقة. 3. هل العينة استقرارها مهم لاختبار SEM؟ سيعد استقرار Pecimen أمرًا بالغ الأهمية لاختبار SEM في ظل بيئة عالية الفراغ وتشعيع مكثف لشعاع الإلكترون. قد يتسبب شعاع الإلكترون عالي الطاقة في تبخر أو ...