科研人员设计了一个有趣的实验:操作扫描式电子显微镜,观察蝴蝶的翅膀。通过这台可以看清纳米尺度物体三维结构的显微镜,人们惊奇地发现:原本色彩斑斓的蝴蝶翅膀竟然失去了色彩,显现出奇妙的凹凸不平的结构。原来,蝴蝶的翅膀本是无色的,只是因为具有特殊的微观结构,才会在光线的照射下呈现出缤纷的色彩。结构性色彩(structural color)不同于色素色彩(pigment color)。色素色彩的变化主要来源于对不同频率光的吸收,而结构性色彩,其原理是利用周期性结构,即光子晶体,对光的反射、透射等进行调控。先说光子晶体,它最大的特点是存在禁带,即在特定频率段内,光是不能传播的。所以可以利用这点来反射特定频率的光,起到调控色彩的目的。相对于色素色彩,结构性色彩具有更高的调控光的效率,这是生物进化的神奇结果。一般来说,光子晶体可以分为一维、二维、三维,所以自然界中也存在这三种纳米周期光学结构。见下图,其中A、B、C是一维光子晶体,D、E是二维光子晶体,F、G是三维光子晶体。实际上,单纯地调节颜色,一维的光子晶体就够了,但是生物进化还是发展到了二维和三维光子晶体。对于这个问题,科学家也没有给出比较明确的答案。但是二维的光子晶体还有另外一个优势,那就是疏水性。此外,有些生物还可以改变身体的颜色,实际上,也是通过调控周期结构的周期来改变的,鱼通过改变细胞的体积来改变颜色,图B的小虫子通过收缩或者扩展翅膀来改变颜色。实际上变色龙也是基于这个道理改变颜色的。
sem菌包含细菌细胞内一些贮藏营养物质或其他物质的颗粒样结构。SEM需要分析人员首先 自行建立一个因子之间的关系模型 ,之后使用SEM对该模型进行分析,根据结果评估模型的效果,之后不断的对模型进行调整。
扫描电子显微镜 SEM(scanning electron microscope) 工作原理:
1965年发明的较现代的细胞生物学研究工具,主要是利用二次电子信号成像来观察样品的表面形态,即用极狭窄的电子束去扫描样品,通过电子束与样品的相互作用产生各种效应,其中主要是样品的二次电子发射。二次电子能够产生样品表面放大的形貌像,这个像是在样品被扫描时按时序建立起来的,即使用逐点成像的方法获得放大像。
透射电镜TEM (transmission electron microscope)工作原理:
是以电子束透过样品经过聚焦与放大后所产生的物像, 投射到荧光屏上或照相底片上进行观察。
一、扫描电子显微镜 SEM(scanning electron microscope)的制造依据
扫描电子显微镜的制造是依据电子与物质的相互作用。当一束高能的人射电子轰击物质表面时,被激发的区域将产生二次电子、俄歇电子、特征x射线和连续谱X射线、背散射电子、透射电子,以及在可见、紫外、红外光区域产生的电磁辐射。
同时,也可产生电子-空穴对、晶格振动 (声子)、电子振荡 (等离子体)。原则上讲,利用电子和物质的相互作用,可以获取被测样品本身的各种物理、化学性质的信息,如形貌、组成、晶体结构、电子结构和内部电场或磁场等等。
扫描电子显微镜正是根据上述不同信息产生的机理,采用不同的信息检测器,使选择检测得以实现。如对二次电子、背散射电子的采集,可得到有关物质微观形貌的信息对x射线的采集,可得到物质化学成分的信息。正因如此,根据不同需求,可制造出功能配置不同的扫描电子显微镜。
二、透射电镜TEM (transmission electron microscope)的制造依据
透射电镜的分辨率为0.1~0.2nm,放大倍数为几万~几十万倍。由于电子易散射或被物体吸收,故穿透力低,必须制备更薄的超薄切片(通常为50~100nm)。
其制备过程与石蜡切片相似,但要求极严格。要在机体死亡后的数分钟钓取材,组织块要小(1立方毫米以内),常用戊二醛和饿酸进行双重固定树脂包埋,用特制的超薄切片机(ultramicrotome)切成超薄切片,再经醋酸铀和柠檬酸铅等进行电子染色。
电子束投射到样品时,可随组织构成成分的密度不同而发生相应的电子发射,如电子束投射到质量大的结构时,电子被散射的多,因此投射到荧光屏上的电子少而呈暗像,电子照片上则呈黑色。称电子密度高(electron dense)。反之,则称为电子密度低(electron lucent)。
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