Den fantastiske proces med krystallisering af salt fra individuelle atomer blev filmet

De fleste mennesker tænker ikke på mysterierne ved krystallisationsprocessen, når de fryser vand til drikkevarer, men for kemikeren Takayuki Nakamuro fra University of Tokyo er det blevet en livslang affære. Efter 15 års arbejde var han i stand til at se førstehånds, hvordan denne mest komplekse proces forekommer på et grundlæggende atomniveau. Kandidatstuderende Masaya Sakakibara var i stand til at optage en video af denne proces.

Det var baseret på teknologien i realtid elektronmikroskopi med atomopløsning eller SMART-EM. Der blev lagt stor vægt på prøveforberedelse - japanske forskere konstruerede en ramme af kulstof med et atom tykt. Det er nødvendigt at undertrykke molekylær diffusion, så de undersøgte atomer ikke forlader det specificerede område. En opløsning af natriumchlorid, almindeligt salt, blev anbragt inde i rammen.

Videoen, der er optaget med 25 billeder i sekundet, viser, hvordan et krystalgitter fremkommer fra flydende kaos. Den har dimensionerne fire med seks atomer og er ikke stabil, men det er bare logisk, fordi vi endnu ikke står over for en fuldgyldig krystal, men dens embryo. Nakamuros team gennemførte snesevis af eksperimenter og beviste i praksis, at den gennemsnitlige krystaldannelsestid svarer til den beregnede - 5, 07 sekunder.

Eksperimenter med saltkrystallisation er kun toppen af ​​isbjerget, fordi dette stof kun danner krystaller af en enkelt form. Men det samme kulstof krystalliserer på meget forskellige måder, hvorfor det samme sæt atomer kan blive til blød grafit eller ultrastærk diamant. På det næste trin ønsker japanske forskere at finde ud af, om det er muligt at påvirke krystallisationsprocessen på atomniveau, og hvordan man bruger denne teknologi i praksis.