Приложения

С 1950-х годов, когда Уотсон и Крик предложили классическую структуру двойной спирали ДНК, ДНК оказалась в центре исследований в области наук о жизни. Количество четырех оснований в ДНК и порядок их расположения приводят к разнообразию генов, а их пространственная структура влияет на экспрессию генов. В дополнение к традиционной структуре двойной спирали ДНК, исследования выявили особую четырехцепочечную структуру ДНК в клетках человека, G-квадруплекс, структуру высокого уровня, образованную путем сворачивания ДНК или РНК, богатой тандемными повторами гуанина (G ), который особенно высок в быстро делящихся G-квадруплексах, особенно высок в быстро делящихся клетках (например, раковых клетках). Таким образом, G-квадруплексы можно использовать в качестве мишеней для противораковых исследований. Изучение структуры G-квадруплекса и способа его связывания со связывающими агентами важно для диагностики и лечения раковых клеток.   Схематическое изображение трехмерной структуры G-квадруплекса. Источник изображения: Википедия   Электронно-электронный двойной резонанс (ДЭЭР)   Метод импульсного диполярного ЭПР (PDEPR) был разработан как надежный и универсальный инструмент для определения структуры в структурной и химической биологии, предоставляющий информацию о расстоянии на наноуровне с помощью методов PDEPR. При изучении структуры G-квадруплекса метод DEER в сочетании с сайт-направленным спиновым мечением (SDSL) может различать димеры G-квадруплекса разной длины и выявлять характер связывания агентов, связывающих G-квадруплекс, с димером. Дифференциация димеров G-квадруплекса разной длины с использованием технологии DEER. Используя Cu(пиридин)4 в качестве спиновой метки для измерения расстояния, тетрагональный планарный комплекс Cu(пиридин)4 был ковалентно связан с G-квадруплексом и расстоянием между двумя парамагнитными Cu2+. в π-сложенном четвертичном мономере G измеряли путем обнаружения диполь-дипольных взаимодействий для изучения образования димера. [Cu2+@A4] (TTLGGG) и [Cu2+@B4] (TLGGGG) представляют собой два олигонуклеотида с разными последовательностями, где L обозначает лиганд. Результаты DEER для [Cu2+@A4]2 и [Cu2+@B4]2 показаны на рисунках 1 и 2. Из результатов DEER можно получить, что в димерах [Cu2+@A4]2 среднее расстояние одиночных Cu2+ -Cu2+ имеет dA=2,55 нм, 3'-конец G-квадруплекса образует димер G-квадруплекса за счет укладки хвост-хвост, а ось gz двух спиновых меток Cu2+ в димере G-квадруплекса выровнена параллельно. Расстояние укладки [Cu2+@A4]2 π больше (дБ-дА = 0,66 нм) по сравнению с димерами [Cu2+@A4]2. Было подтверждено, что каждый мономер [Cu2+@B4] содержит дополнительный G-тетрамер, что полностью соответствует ожидаемым расстояниям. Таким образом, измерения расстояний методом DEER позволяют различать димеры G-квадруплекса разной длины.     Рис. 1 (А) Дифференциальный спектр импульсного ЭПР (черная линия) димера [Cu2+@A4]2 и его соответствующая модель (красная линия) (34 ГГц, 19 К); (B) После коррекции ф...

I. Литий-ионный аккумулятор   Литий-ионная батарея представляет собой вторичную батарею, работа которой в основном основана на движении ионов лития между положительным и отрицательным электродами. Во время процесса зарядки и разрядки ионы лития внедряются и выводятся вперед и назад между двумя электродами через диафрагму, а сохранение и высвобождение энергии литий-ионов достигается за счет окислительно-восстановительной реакции материала электрода.   Литий-ионный аккумулятор в основном состоит из материала положительного электрода, диафрагмы, материала отрицательного электрода, электролита и других материалов. Среди них диафрагма в литий-ионной батарее играет роль в предотвращении прямого контакта между положительными и отрицательными электродами и обеспечивает свободное прохождение ионов лития в электролите, обеспечивая микропористый канал для транспорта ионов лития.   Размер пор, степень пористости, равномерность распределения и толщина диафрагмы литий-ионного аккумулятора напрямую влияют на скорость диффузии и безопасность электролита, что оказывает большое влияние на производительность аккумулятора. Если размер пор диафрагмы слишком мал, проницаемость ионов лития ограничивается, что влияет на эффективность переноса ионов лития в аккумуляторе и приводит к увеличению сопротивления аккумулятора. Если апертура слишком велика, рост дендритов лития может пробить диафрагму, что приведет к несчастным случаям, таким как короткое замыкание или взрыв.   Ⅱ. Применение автоэмиссионной сканирующей электронной микроскопии для обнаружения литиевой диафрагмы   Использование сканирующей электронной микроскопии позволяет наблюдать размер пор и однородность распределения диафрагмы, а также на поперечном сечении многослойной диафрагмы и диафрагмы с покрытием для измерения толщины диафрагмы. Обычные коммерческие материалы диафрагмы представляют собой в основном микропористые пленки, полученные из полиолефиновых материалов, включая однослойные пленки из полиэтилена (ПЭ), полипропилена (ПП) и трехслойные композитные пленки ПП/ПЭ/ПП. Полиолефиновые полимерные материалы являются изолирующими и непроводящими и очень чувствительны к электронным лучам, что может привести к эффектам заряда при наблюдении под высоким напряжением, а тонкая структура полимерных диафрагм может быть повреждена электронными лучами. Сканирующий электронный микроскоп с полевой эмиссией SEM5000, независимо разработанный компанией GSI, имеет возможность работы при низком напряжении и высоком разрешении и может напрямую наблюдать тонкую структуру поверхности диафрагмы при низком напряжении, не повреждая диафрагму.   Процесс подготовки диафрагмы в основном делится на два типа: сухой и влажный. Сухой метод - это метод растяжения расплава, включающий процесс однонаправленного растяжения и процесс двунаправленного растяжения. Этот процесс прост, имеет низкие производственные затраты и является распространенным методом производства диафрагмы литий-ионных аккумуляторов. Диафр...

Литий-ионные аккумуляторы (LIB) широко используются в электронных устройствах, электромобилях, энергосистемах и других областях благодаря их небольшому размеру, легкому весу, высокой емкости аккумулятора, длительному сроку службы и высокой безопасности. Технология электронного парамагнитного резонанса (ЭПР или ЭПР) позволяет неинвазивно исследовать внутреннюю часть батареи и отслеживать эволюцию электронных свойств во время зарядки и разрядки электродных материалов в режиме реального времени, таким образом изучая процесс реакции электрода, близкий к реальному состоянию. .  Постепенно он играет незаменимую роль в изучении механизма реакции батареи.     Состав и принцип работы литий-ионного аккумулятора   Литий-ионный аккумулятор состоит из четырех основных компонентов: положительного электрода, отрицательного электрода, электролита и диафрагмы. В основном он основан на движении ионов лития между положительными и отрицательными электродами (встраивание и извлечение).   Рис. 1. Принцип работы литий-ионной батареи.   В процессе зарядки и разрядки аккумулятора изменения кривых зарядки и разрядки положительных и отрицательных материалов обычно сопровождаются различными микроструктурными изменениями, а ухудшение или даже отказ производительности после длительного временного цикла часто тесно связаны с микроструктурными изменениями. изменения. Таким образом, изучение конститутивных взаимосвязей (структура-производительность) и механизма электрохимических реакций является ключом к улучшению производительности литий-ионных батарей, а также является основой электрохимических исследований.     Технология EPR (ESR) в литий-ионных батареях   Существуют различные методы определения характеристик для изучения взаимосвязи между структурой и характеристиками, среди которых метод электронного спинового резонанса (ЭПР) в последние годы привлекает все больше и больше внимания из-за его высокой чувствительности, неразрушающего контроля и возможности контроля на месте. В литий-ионных батареях с помощью метода ЭПР можно изучать переходные металлы, такие как Co, Ni, Mn, Fe и V, в материалах электродов, а также его можно применять для изучения электронов в внедоменном состоянии.   Эволюция электронных свойств (например, изменение валентности металла) во время зарядки и разрядки электродных материалов приведет к изменению сигналов ЭПР (ЭПР). Изучение электрохимически индуцированных окислительно-восстановительных механизмов может быть достигнуто путем мониторинга материалов электродов в реальном времени, что может способствовать улучшению характеристик батареи.   Технология ЭПР (ЭПР) в неорганических электродных материалах   В литий-ионных батареях наиболее часто используемыми катодными материалами обычно являются некоторые материалы безэлектродных электродов, в том числе LiCoO2, Li2MnO3 и т. д. Улучшение характеристик катодного материала является ключом к улучшению общих характеристик батареи.   В катода...

Порошки сегодня являются сырьем для приготовления материалов и устройств в различных областях и широко используются в литий-ионных батареях, катализе, электронных компонентах, фармацевтике и других приложениях.   Состав и микроструктура порошков сырья определяют свойства материала. Коэффициент распределения частиц по размерам, форма, пористость и удельная поверхность порошков сырья могут соответствовать уникальным свойствам материала.   Поэтому регулирование микроструктуры порошкового сырья является необходимым условием получения материалов с отличными эксплуатационными характеристиками. Использование сканирующей электронной микроскопии позволяет наблюдать за специфической морфологией поверхности порошка и проводить точный анализ размера частиц для оптимизации процесса приготовления порошка.   Применение сканирующей электронной микроскопии в  материалах МОК   В области катализа создание металлоорганических основных материалов (MOF) для существенного улучшения поверхностных каталитических характеристик стало сегодня одной из горячих тем исследований. MOF обладают уникальными преимуществами, заключающимися в высокой загрузке металла, пористой структуре и каталитических центрах, а также имеют большой потенциал в качестве кластерных катализаторов. С помощью сканирующего электронного микроскопа с вольфрамовой нитью CIQTEK можно наблюдать, что материал MOF имеет правильную кубическую форму и наличие мелких частиц, адсорбированных на поверхности (рис. 1). Электронный микроскоп обладает разрешением до 3 нм и превосходным качеством изображения, а также позволяет получать однородные карты SEM с высокой яркостью в разных полях зрения, которые позволяют четко наблюдать складки, поры и загрузку частиц на поверхности материалов MOF. .     Рисунок 1. Материал MOF / 15 кВ/ETD   Сканирующая электронная микроскопия порошковых серебряных материалов   При производстве электронных компонентов электронная паста как основной материал для изготовления электронных компонентов обладает определенными реологическими и тиксотропными свойствами и является основным функциональным материалом, объединяющим материалы, химические и электронные технологии, а приготовление серебряного порошка является ключом к Производство серебряной токопроводящей пасты. Используя сканирующий электронный микроскоп с полевой эмиссией SEM5000, независимо разработанный CIQTEK, основанный на технологии туннелирования высокого напряжения, эффект пространственного заряда резко снижается, и можно наблюдать неравномерное скопление серебряных порошков друг с другом (рис. 2). А SEM5000 имеет высокое разрешение, поэтому детали можно рассмотреть даже при 100 000-кратном увеличении.     Рисунок 2. Серебряный порошок/5 кВ/линза   Сканирующая электронная микроскопия в литий-железофосфате   Литий-ионные аккумуляторы быстро завоевывают основной рынок из-за их высокой удельной энергии, длительного срока службы, отсутствия эффекта памяти и высокой безоп...

Что такое нанооксид алюминия? Нанооксид алюминия широко используется в различных областях, таких как керамические материалы, композиционные материалы, аэрокосмическая промышленность, защита окружающей среды, катализаторы и их носители, благодаря его высокой прочности, твердости, износостойкости, термостойкости и большой удельной поверхности [1]. Это привело к постоянному совершенствованию технологии его разработки. В настоящее время учеными получены наноматериалы оксида алюминия различной морфологии от одномерной до трехмерной, включая сферическую, шестиугольную листовую, кубическую, стержневую, волокнистую, сетчатую, цветочную, фигурную и многие другие морфологии [2].   Сканирующая электронная микроскопия наночастиц оксида алюминия   Существует множество методов получения нанооксида алюминия, которые можно разделить на три основные категории в зависимости от различных методов реакции:  Твердофазный, газофазный и жидкофазный методы [3]. Чтобы убедиться, что результаты приготовленных нанопорошков оксида алюминия соответствуют ожиданиям, необходимо охарактеризовать структуру оксида алюминия в каждом процессе, и наиболее интуитивным из многих методов определения характеристик является метод микроскопического наблюдения.   Сканирующий электронный микроскоп, как обычное микроскопическое оборудование для определения характеристик, обладает преимуществами большого увеличения, высокого разрешения, большой глубины резкости, четкого изображения и сильного стереоскопического чувства, что является предпочтительным оборудованием для определения структуры нанооксида алюминия.   На следующем рисунке показан порошок оксида алюминия, приготовленный с помощью различных процессов, наблюдаемых с помощью сканирующего электронного микроскопа CIQTEK с полевой эмиссией SEM5000, который содержит нанопорошки оксида алюминия в форме кубиков, хлопьев и стержней и с размерами частиц от десятков до сотен нанометров.     Сканирующий электронный микроскоп с полевой эмиссией CIQTEK SEM5000   SEM5000 - это сканирующий электронный микроскоп с высокой разрешающей способностью, многофункциональной полевой эмиссией, усовершенствованной конструкцией ствола, внутрицилиндровым замедлением и конструкцией магнитного объектива с низкой аберрацией и отсутствием утечек, позволяющий получать низковольтные изображения с высоким разрешением, которые можно применять к магнитным образцам. SEM5000 имеет оптическую навигацию, совершенные автоматические функции, хорошо продуманное взаимодействие человека и машины, а также оптимизированную работу и процесс использования. Независимо от того, имеет ли оператор большой опыт, он может быстро приступить к выполнению задачи фотосъемки высокого разрешения.   Тип электронной пушки:  автоэмиссионная электронная пушка Шоттки высокой яркости. Разрешение:  1 нм при 15 кВ  1,5 нм при 1 кВ   Увеличение:  1 ~ 2500000 x   Ускоряющее напряжение:  20 В ~ 30 кВ   Таблица образцов: ...

Просвечивающие Еэлектронные микроскопы (ПЭМ) и сканирующие электронные микроскопы (СЭМ) являются незаменимыми инструментами в современных научных исследованиях. По сравнению с оптическими микроскопами электронные микроскопы обеспечивают более высокое разрешение, что позволяет наблюдать и изучать микроструктуру образцов в меньшем масштабе. Электронные микроскопы могут обеспечивать изображения с высоким разрешением и большим увеличением, используя взаимодействие между электронным лучом и образцом, что позволяет исследователям получать важную информацию, которую может быть трудно получить другими методами. Какой микроскоп вам больше подходит? При выборе подходящего метода электронной микроскопии для ваших нужд необходимо учитывать различные факторы, чтобы определить наилучший вариант. Вот некоторые соображения, которые могут помочь вам принять решение: Цель анализа: Во-первых, важно определить цель вашего анализа. Для разных типов анализа подходят разные методы электронной микроскопии. а. Если вас интересует особенности поверхности образца, такие как обнаружение шероховатости или загрязнения, Sконсервный Eэлектронный Mмикроскоп (SEM) может быть более подходящим. б. Однако, если вы хотите понять кристаллическую структуру образца и обнаружить структурные дефекты или примеси, Tпередача Eэлектронный Mмикроскоп (TEM) может быть более подходящим. Требования к разрешению: В зависимости от ваших требований к анализу у вас могут быть особые требования к разрешению. В этом отношении TEM обычно имеет более высокое разрешение возможности по сравнению с SEM. Если вам необходимо получить изображения с высоким разрешением, особенно для наблюдения тонких структур, ПЭМ может оказаться более подходящим вариантом. Sобразец Приготовление: Важным фактором является сложность подготовки образцов . а. СЭМ образцы обычно требуют минимальной подготовки или вообще не требуют ее, а СЭМ обеспечивает большую гибкость в выборе размера образцов , поскольку их можно устанавливать непосредственно на этап образца для визуализации. б. Напротив, процесс процесс подготовки образцов для ПЭМ гораздо более сложен и требует для работы опытных инженеров. образцы ПЭМ должны быть чрезвычайно тонкими, обычно менее 150 нм или даже менее 30 нм, и как можно более плоскими. Это означает, что подготовка образцов ТОМ может потребовать больше времени и опыта. Тип изображений: СЭМ обеспечивает подробные трехмерные изображения поверхности образца , а ПЭМ обеспечивает двухмерные проекционные изображения внутренней структуры образца. а. Сканирующий Eэлектронный Mмикроскопe (SEM) обеспечивает трехмерные изображения морфологии поверхности образца . В основном он используется для морфологического анализа. Если вам необходимо изучить морфологию поверхности материала, можно использовать СЭМ, но вам необходимо учитывать разрешение, чтобы увидеть, соответствует ли оно вашим экспериментальным требованиям. б. Если вам нужно понять внутреннее устройство кристаллическая или атомная структура материала, требуется ПЭМ...

  Значение обнаружения сердечного магнитного сигнала Магнитное поле человеческого тела может отражать информацию о различных тканях и органах человеческого тела. Измерение магнитного поля человеческого тела можно использовать для получения информации о заболеваниях человека, а эффект и удобство его обнаружения превосходят измерение биоэлектричества человеческого тела. Размер магнитного поля сердца составляет порядка нескольких десятков пТл, что является одним из самых ранних магнитных полей, изученных человеком, по сравнению с магнитным полем мозга. Предсердные и желудочковые мышцы сердца являются наиболее важными частями тела. Магнитокардиография (МКГ) является результатом воздействия сложных переменных биоэлектрических токов, сопровождающих циклическое сокращение и диастолу предсердных и желудочковых мышц сердца. По сравнению с электрокардиограммой (ЭКГ) на обнаружение магнитного поля сердца не влияет стенка грудной клетки и другие ткани, и MCG может обнаруживать магнитное поле сердца с помощью многоугольной многомерной матрицы датчиков, предоставляя тем самым больше информации о сердце и что позволяет точно локализовать сердечные очаги. По сравнению с КТ, МРТ и другими методами исследования сердца, магнитокардиография полностью не требует радиации. В настоящее время технология магнитокардиографии становится все более зрелой и имеет более 100 000 клинических применений, что в основном отражается в следующих аспектах:   01 Ишемическая болезнь сердца Ишемическая болезнь сердца является распространенным и частым заболеванием, согласно статистике, в настоящее время в Китае более 11 миллионов человек страдают ишемической болезнью сердца. Ишемическая болезнь сердца является самой распространенной причиной смерти, а число смертей даже превышает общее число смертей от всех опухолей. При ишемической болезни сердца MCG главным образом выявляет несоответствие реполяризации миокарда, вызванное ишемией миокарда. Например, Ли и др. измерили MCG у 101 пациента с ишемической болезнью сердца и 116 здоровых добровольцев. Результаты показали, что три параметра R-max/T-max, значение R и средний угол были значительно выше у пациентов с ишемической болезнью сердца, чем у нормальных людей. Среди 101 пациента с ИБС доля ишемии миокарда, выявленной с помощью МКГ, электрокардиографии и эхокардиографии, составила 74,26%, 48,51% и 45,54% соответственно, что показало, что диагностическая точность МКГ у пациентов с ИБС была значительно выше. выше, чем при электрокардиографии и эхокардиографии. Это показывает, что диагностическая точность МКГ у больных ишемической болезнью сердца значительно выше, чем ЭКГ и эхокардиографии. Ссылка : Межд. Дж. Клин. Эксп. Мед. 8(2):2441-2446(2015) 02 Аритмии Аритмия определяется как нарушение сердечного импульса в месте его возникновения, частоты и ритма сердечных сокращений, а также любого участка проведения импульса. По статистике, число больных аритмией в Китае превышает 20 миллионов, и МЭГ можно использовать для точной локализации поражен...

Свет, электричество, тепло и магнетизм — важные физические величины, участвующие в измерениях в области биологических наук, причем наиболее широко используются оптические изображения. Благодаря постоянному развитию технологий оптическая визуализация, особенно флуоресцентная визуализация, значительно расширила горизонт биомедицинских исследований. Однако оптическая визуализация часто ограничена фоновым сигналом в биологических образцах, нестабильностью сигнала флуоресценции и сложностью абсолютного количественного определения, что в некоторой степени ограничивает ее применение. Магнитно-резонансная томография (МРТ) является хорошей альтернативой и имеет широкий спектр применений в некоторых важных сценариях медико-биологических наук, таких как обследование черепных, неврологических, мышечных, сухожильных, суставных и брюшно-тазовых поражений органов, благодаря своей проникающей, низкой характеристики фона и устойчивости. Хотя ожидается, что МРТ устранит вышеупомянутые недостатки оптической визуализации, она ограничена низкой чувствительностью и низким пространственным разрешением, что затрудняет ее применение для визуализации на уровне ткани с разрешением от микрона до нанометра.    Новый квантовый магнитный датчик, разработанный в последние годы, азотно-вакансионный (NV) центр, люминесцентный точечный дефект в алмазе,  технология магнитной визуализации на основе NV-центра позволяет обнаруживать слабые магнитные сигналы с разрешением до нанометрового уровня и не является -инвазивный . Это обеспечивает гибкую и высокосовместимую платформу измерения магнитного поля для медико-биологических наук. Он уникален для проведения исследований на тканевом уровне и клинической диагностики в области иммунитета и воспаления, нейродегенеративных заболеваний, сердечно-сосудистых заболеваний, биомагнитного зондирования, магнитно-резонансных контрастных веществ и особенно для биологических тканей, содержащих оптический фон и аберрации оптической передачи, и требует количественный анализ.     Diamond NV-центр Магнитно-визуальных технологий   Существует два основных типа технологии магнитной визуализации с алмазным NV-центром: сканирующая магнитная визуализация и магнитная визуализация в широком поле. Сканирующая магнитная визуализация сочетается с методом атомно-силовой микроскопии (АСМ), в котором используется алмазный одноцветный центральный датчик. Метод визуализации представляет собой одноточечное сканирование, которое имеет очень высокое пространственное разрешение и чувствительность. Однако скорость и дальность визуализации ограничивают применение этого метода в некоторых областях. С другой стороны, для магнитной визуализации в широком поле используется привязанный алмазный датчик с высокой концентрацией NV-центров по сравнению с одним NV-центром, который имеет пониженное пространственное разрешение, но демонстрирует большой потенциал для получения изображений в широком поле в реальном времени. Последнее может быть более подходящи...