一條DNA鏈，一股空氣中的有毒污染物，一件無價(jià)藝術(shù)品的繪畫樣品，火星隕石的薄片，這只是科學(xué)家們能夠用新顯微鏡（原子力拉曼顯微鏡）觀測的一小部分，現(xiàn)在被安置在特拉華大學(xué)的Lammot du Pont實(shí)驗(yàn)室。

負(fù)責(zé)研究、學(xué)術(shù)和創(chuàng)新的副總裁Charles G.Riordan說：特拉華大學(xué)很高興將這一重要和最先進(jìn)新工具添加到我們的儀器套件中，用于以高分辨率檢查材料。有了這一能力，特拉華大學(xué)的教職員工、學(xué)生和工作人員將能夠推動(dòng)從工程學(xué)到物理科學(xué)再到藝術(shù)保護(hù)等廣泛領(lǐng)域的研究和教育。

新顯微鏡將幫助研究人員去研究以前做不到的地方，以前的顯微鏡鏡沒有超高分辨率等。化學(xué)和生物化學(xué)教授卡爾·布克什(Karl Booksh)表示：這種顯微鏡將使科學(xué)家能夠看到比人類頭發(fā)直徑小一萬倍的物體，此外它還提供了關(guān)于材料表面及其化學(xué)成分的詳細(xì)信息。布克什是特拉華大學(xué)向美國國家科學(xué)基金會(huì)成功提議背后的主要人員之一。國家科學(xué)基金會(huì)獲得了558228美元的贈(zèng)款，來自其主要研究儀器和化學(xué)研究儀器計(jì)劃以及刺激競爭性研究的既定計(jì)劃(EPSCoR)。

特拉華大學(xué)研究辦公室還幫助支持了儀器的成本，該儀器是從Horiba購買的，Horiba是一家領(lǐng)先的分析和科學(xué)測量系統(tǒng)供應(yīng)商。這個(gè)新工具是一個(gè)“科學(xué)的二合一”，將兩個(gè)顯微鏡合二為一。以已故印度物理學(xué)家和諾貝爾獎(jiǎng)得主Chandrashekhara Venkata Raman爵士命名的拉曼顯微鏡，用激光掃描樣品，與感興趣的分子的振動(dòng)相互作用，散射光。這些光圖案用作識別分子和研究它們的化學(xué)鍵和與其他分子的相互作用程度的“指紋”。原子力顯微鏡使用一個(gè)小探針掃描樣品，該探針產(chǎn)生關(guān)于表面的信息。

例如其形貌、硬度、電學(xué)和熱學(xué)性質(zhì)。這個(gè)探針幾乎能夠探測到單個(gè)原子。將這兩種技術(shù)結(jié)合在一臺(tái)顯微鏡中，可以同時(shí)提供大量的信息。這對于整個(gè)大學(xué)的許多研究、行業(yè)合作者以及像溫特圖爾博物館這樣的合作機(jī)構(gòu)都很重要。2019年夏天，博士生德文豪(Devon Haugh)和沃福德學(xué)院的本科生薩凡納·塔列多(Savannah Talledo)在UD參加了美國國家科學(xué)基金會(huì)資助的科學(xué)與工程領(lǐng)導(dǎo)計(jì)劃，他們使用新的顯微鏡研究空氣污染物。汽車尾氣中的微小氣體顆粒和燃煤產(chǎn)生的煤煙會(huì)加劇氣候變化，并增加哮喘、肺病、心臟病和其他健康問題的風(fēng)險(xiǎn)。

顯微鏡幫助確定了空氣中顆粒的酸度，這會(huì)影響它們在大氣中生長的速度。領(lǐng)導(dǎo)該項(xiàng)目的化學(xué)和生物化學(xué)教授默里·約翰遜(Murray Johnson)說：了解酸度可以幫助我們提高對空氣中顆粒物如何影響人類健康和氣候的預(yù)測。在傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室中，酸度是用pH計(jì)測量。然而，這種方法不適用于亞微米尺度的空氣中的顆粒，因此需要新的測量方法，如拉曼微探針。Haugh表示很高興能在她的工作中使用這種新儀器，她說：我關(guān)心我們環(huán)境的健康，這個(gè)項(xiàng)目使我能夠?yàn)楦玫乩斫夂捅Ｗo(hù)它做出貢獻(xiàn)。

溫特圖爾科學(xué)研究與分析實(shí)驗(yàn)室的專家們，將把顯微鏡焦點(diǎn)放在博物館寶貴的歷史紡織品收藏品上，以及18世紀(jì)和19世紀(jì)的中國出口油畫。19世紀(jì)上半葉，隨著中國港口的開放，對外貿(mào)易的增長，大量的西方合成化學(xué)顏料被進(jìn)口到中國。不久，這些人造顏料取代了中國畫家傳統(tǒng)上在藝術(shù)作品中使用的礦物和植物顏料，從水彩畫到反畫玻璃。新的顯微鏡將幫助保護(hù)，使科學(xué)家更好地了解這一過渡時(shí)期。阿爾卡恩塔拉-加西亞表示：將使用該儀器了解用于在歷史紡織品中設(shè)置染料的固定劑，這將幫助紡織品保護(hù)者和其他博物館專業(yè)人士確定降解機(jī)制和潛在的干預(yù)措施。

解決地球和火星上的挑戰(zhàn)

現(xiàn)在，關(guān)于那些隕石…在十年前加入特拉華大學(xué)教職員工時(shí)開始的一項(xiàng)合作中，Booksh正在與默克公司(Merck)的資深科學(xué)家約瑟夫·P·史密斯以及瑪麗埃塔學(xué)院教授弗蘭克·史密斯合作，通過月球、火星和小行星隕石提供的線索，解開行星的一些秘密，來自NASA約翰遜航天中心和史密森學(xué)會(huì)的樣本得到了授權(quán)。研究小組的主要興趣是這些巖石的化學(xué)成分和性質(zhì)，這些巖石包含了撞擊地面時(shí)發(fā)生的所有破裂和熔化所產(chǎn)生的“沖擊坑”。

化學(xué)成分可以幫助揭示它們所在行星的地質(zhì)和大氣層，這項(xiàng)研究還可以幫助美國宇航局和歐洲航天局2020年的火星車任務(wù)中尋找火星生命。美國宇航局和歐空局的漫游者都將首次擁有拉曼光譜儀，以幫助表征火星表面材料。因此，研究隕石的工作可能有助于通過開發(fā)最佳數(shù)據(jù)收集和分析方法來加強(qiáng)對火星上生命的搜索。

博科園｜研究/來自：特拉華大學(xué)

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