您是否知道加利福尼亚州伯克利姆的方式?科学家用重点映射未知的路径

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Scientists at Berkeley Lab’s predecessor, the UC Radiation Laboratory, discovered berkelium in 1949, and californium in 1950. Today, Berkeley Lab scientists are using state-of-the-art instruments at the Molecular Foundry to better understand how actinides like berkelium and californium could serve to accelerate new applications in medicine, energy, and security. Credit: Shutterstock/konstantinks

重子元素和一个真正强大的显微镜帮助科学家映射未知的路径朝着新材料和癌症治疗。

称为弧光的重量是医学,能源和国防的重要材料。但是,即使在50多年前的伯克利实验室的科学家发现了第一个浮雕,我们仍然对其化学性质仍然不太了解,因为每年只生产少量这些高放射性元素(或同位素);它们昂贵;他们的放射性使它们充满安全地处理和存放。

但是,那些巨大的障碍是滑动性研究的一天可能是过去的一件事。Scientists at the U.S. Department of Energy’s Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) and UC Berkeley have demonstrated how a world-leading electron microscope can image actinide samples as small as a single nanogram (a billionth of a gram) – a quantity that is several orders of magnitude less than required by conventional approaches.

他们最近报告了他们的结果自然通信,对于共同高级作者Rebecca Abergel特别重要,其在螯合剂的工作 - 金属结合分子 - 导致癌症疗法,医学成像和对核威胁的医疗对策的新进展。Abgerel是一位教师科学家,在伯克利实验室的化学科学司和UC Berkeley核工程助理教授领导了沉重的元素化学计yabovip2021划。

加利福尼亚州的图像

顶部:(左)含有加利福尼亚烃上的溶液上的液体液体显微镜(TEM)网格;(右)扫描电子显微镜(SEM)含有含有加州纳米粒子的图像。底部:扫描透射电子显微镜(Stem)晶体结构的图像(左)Cf2O3 - 蓝色示意图轮廓加利福尼亚山柱;和(右)BKO2 - 蓝色示意图说明了伯克里米格拉迪。信贷:安迪未成年人和丽贝卡阿妥/伯克利实验室

“在Actinide系列中的化学键合,仍有许多未答复的问题。通过这种最新的仪器,我们终于能够探测神光菊化合物的电子结构,这将使我们能够在医学,能源和安全性中改进各种系统的分子设计原理,“Abgel说。

“我们证明您可以使用较少的材料 - 纳米图 - 如果没有必要投资放射性物质的专用仪器,则获得相同的数据,并获得相同的数据,”电子电子中心国家中心的工厂主任Microscopy at Berkeley Lab’s Molecular Foundry, and professor of materials science and engineering at UC Berkeley.

允许研究人员仅使用Actinide样品的纳米线将显着降低使用先前方法进行的实验的高成本。例如,一克的神奇胸甲可以花费2700万美元。仅纳米图的滑动素样品还会降低辐射暴露和污染风险,而是添加。

在Team 0.5(透射电子像差校正显微镜)的一组实验中,分子铸造厂的原子分辨率电子显微镜,研究人员成像伯克利米和加利福尼亚州的单一原子,以证明需要较少的惰性材料的方法。

在另一组实验中,使用鳗鱼(电子能量损失光谱),探测材料的电子结构的技术,研究人员惊讶地观察伯克利姆的弱“旋转轨道耦合”,这种现象可以影响金属的现象原子与分子结合。“此前从未报道过,”分子铸造师的员工科学家共同作者彼得·埃尔西乌斯说,他们监督了0.5队显微镜。“这就像在干草堆中找到针头。我们可以看到的是惊人的。“

联合主导作者AlexanderMüllerCrectitsBerkeley实验室的跨学科“团队科学”培养了世界上最好的电子显微镜,重点化学,核工程和材料科学的最佳专家。yabovip2021

“因为伯克利实验室吸引了来自各种科学领域的惊人的研究人员,这种跨学科的协作工作自然而然在这里,”他说。“我个人发现这个项目非常有益于此。现在我们已经建立了这种方法,我们可以在神奇的研究中追求许多新的方向。“Müller是伯克利实验室分子铸造厂和UC伯克利材料科学与工程系的博士学位学者在研究时。他现在是德国慕尼黑的助理,国际管理咨询公司Kearney办公室。

研究中的安全协议涉及专用实验室的样品准备,并仔细测量工作区域。研究人员表示,由于每种同位素的微型剂量(1-10纳米级)制备样品,因此对设备的污染危害也被最小化。

研究人员希望施加他们对其他缺散物的调查,包括猕猴桃,食子脂肪酸和费米。

“我们从这些分钟的放射性元素获得的信息越多,将更好的装备我们将推进新材料进行辐射癌治疗和其他有用的应用,”次要说。

参考:“通过电子显微镜纳米采样方法”伯克利米和加利福尼亚州的电子结构“由AlexanderMüller,Gauthier J.-P。Deblonde,Peter Ercius,Steven E. Zeltmann,Rebecca J. Abergel和Andrew M.Minor,2月11日2021年,自然通信
DOI:10.1038 / S41467-021-21189-1

本文的共同作者包括前伯克利实验室博士后学者Gauthier Deblonde(联合主导作者),现在是劳伦斯利弗莫尔国家实验室的研究科学家,以及UC Berkeley材料科学和工程系的研究生史蒂文Zeltmann。

分子铸造厂是伯克利实验室的DOE科学用户设施办事处。

Berkelium-249和Californium-249氯化物原料由Isotope计划提供,在科学厅内。

这项工作得到了美国能源厅的支持。国家科学基金会的频闪科学和技术中心提供了额外资金。

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