Андрей Бурмистров (Venelt), работающий на серьёзном микроскопе Tescan, периодически публикует на сайте Нанометр.ру великолепные кадры микроскопических объектов, как живых, так и неживых.

Первую часть читайте тут
Со второй частью можно ознакомиться тут
Третья статья цикла находится тут

Неживая материя

Начнём, пожалуй, с неживой природы.

Карбон. Новое прочтение

В одной из статей я уже публиковал фотографии углепластика или в просторечье «карбона», но думаю, не будет лишним повториться, тем более представленные ниже фотографии сделаны «правильно», с соответствующей пробоподготовкой.

«Правильные» микрофотографии углепластика

Данные фотографии примечательны тем, что получены они с помощью BSE (back-scattered electrons) детектора, который позволяет увидеть, например, что волокно внутри неоднородно и состоит из ядра и оболочки, что, по-видимому, обусловлено условиями отжига волокна.

Искры зажигалки

Не думаю, что кто-нибудь когда-нибудь задумывался, что каждый чирк зажигалки производит огромное количество мельчайших микро и даже иногда наночастиц, разлетающихся во все стороны. Зачастую они приобретают совершенно причудливые формы в зависимости от условий формирования, как, например, эти:

Но более, на мой взгляд, интересны частицы, которые за время своей короткой, но яркой жизни успели закристаллизоваться, сформировав уникальный орнамент, по которому, в принципе, можно предложить их фазовый состав:

Изображения, полученные с помощью BSE детектора, дающего информацию о химическом контрасте материала (более темные области соответствуют более лёгким элементам)

Но и это ещё не всё, в связи с развитием вычислительных мощностей компьютеров и обрабатывающей электроники внутри современных микроскопов теперь возможно получать 3D (стереопара) изображения объектов в один клик. Электроника просто сама отклоняет пучок электронов, которым сканируется поверхность, на заданный угол (обычно 15–20 градусов), а потом автоматически совмещает два изображения:

Пример использования 3D в современной электронной микроскопии (необходимы очки с красным и синим фильтром)

Тонер

На Хабрахабре иногда проскакивали фотографии тонера, полученные с помощью сканирующей электронной микроскопии (например, пост от Kyocera). Спешу дополнить эти замечательные снимки:

Сферические частицы тонера принтеров обычно не превышают нескольких микрон, поэтому их так сложно удалить, если Вы испачкались

Трековые мембраны

Трековая мембрана – довольно специфическая и диковинная штука. Если сильно не вдаваться в подробности, то получить её можно, выставив (или проэкспонировав) тонкую всего несколько десятков микрон полимерную плёнку под действие ионизирующего излучения, например, альфа-частиц (или ускоренных ионов инертных газов). Проникая сквозь плёнку, альфа-частиц или ионы из-за своей массы и скорости пролетают насквозь, оставляя трек – своеобразный колодец в диаметре от нескольких нанометров до нескольких микрон (в зависимости от процесса обработки).

После обработки такое решето можно использовать для фильтрации воды, диализа крови, тонкой очистки воздуха для чистых комнат и так далее, вплоть до создания одежды (не удивлюсь, если в GoreTex применяется аналогичная технология).

Трековая мембрана на основе лавсана (или, по-простому, PET)

Живая материя

Крыло бабочки

Когда речь заходит об оптике, фотонике и связанных с этим областях науки, то сразу вспоминается бабочка и её необычные крылья. Исключительно за счёт волновых свойств света такие структурированные крылья могут изменять свой цвет в зависимости от угла наблюдения. Резонный вопрос: Как устроено это крыло?! И вот ответ:

Крыло бабочки под пучком электронного микроскопа

Как нетрудно заметить, крыло имеет несколько уровней структурной организации. Оно состоит из чешуек, которые в свою очередь состоят из борозд. А каждая борозда сформирована огромным множеством уложенных стопкой мелких чешуек, размер которых как раз совпадает с длинами волн видимого диапазона, таким образом, мы имеем дифракционную решётку, задающую цвет крылу бабочки. Следовательно, в зависимости от угла наблюдения мы видим тот или иной цвет.

Паутина

Вот этого точно никто не видел, и признаюсь честно, когда я впервые просмотрел эти фотографии, то просто не смог понять, что передо мной. А оказалось, что это всего-навсего паутинка. И, пожалуй, рискну предположить, что эти шарики (с некоторым клейким секретом желёз, по-видимому) на ней – места, для крепления поперечных нитей и/или западня для мушек и прочих насекомых. Толщина же верёвки для паутины около 1 мкм!

Идеально натянутые струны паучьих сетей

Насекомое

Кстати, о насекомых. Вроде бы, в одном из ранних постов меня просили показать каких-нибудь насекомых под дулом электронного микроскопа. Сами знаете, в русских сказках обычно это звучит так: «Долго ли, коротко ли…»

В общем, встречайте нашу гостью – Муху-Цокотуху. Надо уточнить у Андрея, но возможно, она стала как раз жертвой расставленных пауком сетей…

Муха под микроскопом и её фасеточные глаза

Обычно, с детства нам прививают неприязнь к разного рода насекомым, в том числе мухам, мол, если муха посидела на каком-то объекте, то перед употреблением его надо ещё раз помыть. Теперь у Вас, дорогие читатели, есть наглядное тому подтверждение – уйма частиц грязи и, возможно, бактерий на лапках насекомого:

Увеличенная лапка мухи и грязь на ней

Радиолярии

И наконец, сегодняшний выпуск завершает другой необычный объект, который окружает нас повсюду в тёплых водах океанов – одноклеточный планктон или радиолярии. В принципе, одноклеточные и одноклеточные – ничего особенного, если бы не их скелет, который, кстати, после смерти оных и формирует донные отложения…

Конструктор «Радиолярия» — собери что сможешь!

Иногда в пробах попадаются практически не разрушенные экземпляры самых причудливых форм:

Хорошо сохранились при транспортировке из тёплых морей в Москву

И немного интриги в стиле РЕН-ТВ: мне кажется, что древние римляне обладали электронным микроскопом и подсмотрели идею Колизея в природе, то есть были основоположниками науки биомиметики (шутка, конечно, но невольно начинаешь задумываться):

Колизей – теперь повсеместно в мировом океане!

Напоследок — путешествие от милиметра к микрометру — от рачка к диатомовой водоросли и далее к бактерии: