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
Тимур Турлов: сотрудничество с ChessBase откроет новые возможности для 11 млн клиентов15:50Подвижник и музей. История в письмах08:43Школа имени Юрия Лужкова: в Севастополе увековечили память выдающегося политика19:58Вертолеты России реализуют в 2026 году контракт с ГТЛК на поставку новых Ми-8МТВ-1, сообщил генеральный директор холдинга Колесов17:374 бренда из маркета и шоурума Московской недели моды для комфортного и функционального гардероба12:02Территория бега к 90-летию Юрия Лужкова: первый этап собрал свыше 500 участников22:1290 лет со дня рождения Ю. М. Лужкова: Московский Пасхальный фестиваль отдаёт дань памяти основателю17:58Семейноцентричность вместо краткосрочной прибыли: новый тренд в управлении компаниями16:30Масштаб и наследие: к 90-летию со дня рождения Юрия Лужкова утверждена программа мероприятий20:58Вагон метро для крабов и рыб: почему Нью-Йорк утопил старые составы подземки?19:13Фонд Юрия Лужкова и РГУ нефти и газа имени И. М. Губкина отметили успехи студентов12:48Фонд Юрия Лужкова учредил именную премию для юных артистов в рамках фестиваля «Дорога в цирк. Это серьезно»10:26Фонд Юрия Лужкова приветствует посвящение Пасхального фестиваля экс-мэру Москвы16:14Окно возможностей - почему важно замечать первые изменения в работе мозга19:52Выставка в детских центрах расскажет о пронзительной истории дружбы Лужкова и Никулина12:56Героическая история XIII века на сцене Храма Христа Спасителя: состоялась премьера символ-оперы об Александре Невском21:27Головокружение, слабость, перепады давления: где граница между усталостью и сосудистой угрозой21:27Имущество на балансе: как владеть активами и защищать их от рисков14:03
Популярные новости
Выбор редакции