Показать меню
26 ноя 14:16Политика

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».

По материалам: polit
Добавить комментарий
Ваше Имя:
Ваш E-Mail:
Введите два слова, показанных на изображении: *
Лента новостей
Российский философ рассказала, как правильно обращаться с новогодними желаниями13:22Топ инвестиционных художников современности12:44Оливье с яблоком и без лука: «Пятерочка доставка» разбирается в главных новогодних спорах о еде23:29Специфика эксплуатации коммерческого транспорта во многом обусловлена повышенной нагрузкой21:11Группа компаний ВИК и компания Health&Nutrition подписали меморандум о партнерстве по здоровью молочного стада и качеству молока10:42Основные игроки и эксперты рынка недвижимости соберутся на конференции CORE.XP "Сила четырех" в Центре Событий РБК 18 февраля 2025 года14:54НТЦ KAMA TYRES получил награды за качество оказываемых услуг02:42В Тюмени дети 6-11 лет узнали о профессиях пожарного, строителя, бизнесмена и инженера от своих пап20:59КЛЮЧАВТО вошел в топ-3 по выручке по направлениям сервиса и автомобилей с пробегом14:58JTI и Институт ИИ НИУ ВШЭ создадут инновационную IT-инфраструктуру для внедрения ИИ-решений00:21Историко-патриотические романы и их влияние на будущее России17:52SportZania запустила новогодний розыгрыш17:38Путь иллюзий: история Алекса Крэй15:36Компания «Мария» обеспечила кухонной мебелью школу №20 им. М. И. Кулькиной в Энгельсе22:16Патенты и принудительное лицензирование: какие последствия ждут экономику России?21:04Парк Победы на Поклонной горе станет центром новогодних чудес на фестивале «Ледовая Москва»20:24Компания «2Б Диалог» признана лучшей в оценке проблемных активов19:30Ранние пташки: кто уже сейчас начал запасаться продуктами к Новому году12:57
Популярные новости
Выбор редакции