(Phys.org) — Su scala nanometrica, dove gli oggetti sono misurati in miliardesimi di metri e gli eventi traspare in trilionesimi di secondo, le cose non si comportano sempre come le nostre esperienze con il macromondo potrebbero farci aspettarci. Acqua, Per esempio, sembra fluire molto più velocemente all'interno dei nanotubi di carbonio di quanto la fisica classica affermi che dovrebbe essere possibile. Ora immagina di provare a catturare filmati di questi movimenti su nanoscala quasi impercettibilmente piccoli.

I ricercatori del Caltech ora hanno fatto proprio questo applicando una nuova tecnica di imaging chiamata microscopia elettronica quadridimensionale (4D) al problema della dinamica dei nanofluidi. In un articolo apparso nel numero del 27 giugno di Scienza , Ahmed Zewail, il Linus Pauling Professore di Chimica e professore di fisica, e Ulrich Lorenz, uno studioso post-dottorato in chimica, descrivono come hanno visualizzato e monitorato il flusso di piombo fuso all'interno di un singolo nanotubo di ossido di zinco in tempo reale e nello spazio.

La tecnica di microscopia 4D è stata sviluppata nel Centro di biologia fisica per la scienza e la tecnologia ultraveloce al Caltech, creato e diretto da Zewail per far progredire la comprensione della fisica fondamentale del comportamento chimico e biologico.

Nella microscopia 4D, un flusso di elettroni in rapido movimento bombarda un campione in un modo accuratamente programmato. Ogni elettrone si disperde sul campione, producendo un fermo immagine che rappresenta un singolo momento, solo un femtosecondo, o un milionesimo di miliardesimo di secondo, di durata. Milioni di immagini fisse possono quindi essere unite per produrre un filmato digitale di movimento su scala nanometrica.

Nel nuovo lavoro, Lorenz e Zewail hanno utilizzato singoli impulsi laser per fondere i nuclei di piombo dei singoli nanotubi di ossido di zinco e poi, utilizzando la microscopia 4D, ha catturato il modo in cui il liquido pressurizzato caldo si muoveva all'interno dei tubi, a volte suddividendosi in più segmenti, producendo minuscole goccioline all'esterno del tubo, o provocando la rottura dei tubi. Lorenz e Zewail hanno anche misurato l'attrito sperimentato dal liquido nel nanotubo.

"Queste osservazioni sono particolarmente significative perché la visualizzazione del comportamento dei fluidi su scala nanometrica è essenziale per la nostra comprensione di come i materiali e i canali biologici trasportano efficacemente i liquidi, " dice Zewail. Nel 1999, Zewail ha vinto il Premio Nobel per il suo sviluppo della chimica dei femtosecondi.

Il documento è intitolato "Osservazione del flusso di liquidi nei nanotubi mediante microscopia elettronica 4D".