Científicos japoneses han capturado el movimiento de moléculas a 1.600 fotogramas por segundo.

Un equipo de científicos japoneses pudo grabar exitosamente moléculas individuales en movimiento. La velocidad de fotogramas del vídeo recibido – 1600 fotogramas por segundo, lo que es 100 veces más rápido que los experimentos similares anteriores, reporta el servicio de prensa de la Universidad de Tokio. Los resultados del estudio se publicaron en el Boletín de la Sociedad Química del Japón.

Si hablamos de cine, el estándar de velocidad de cuadro (el número de imágenes que se muestran cada segundo) – 24 cuadros por segundo ha sido reconocido en esta área. Cuando el video es capturado a una alta velocidad de cuadro, pero se muestra a una velocidad más baja, es una ralentización suave, que le permite percibir detalles inaccesibles.

Hablando de ciencia, en la última década, los microscopios y cámaras especiales permitieron a los investigadores capturar eventos a escala atómica a una velocidad de unos 16 fotogramas por segundo. Pero la nueva técnica, creada por los científicos japoneses, aumentó la frecuencia a 1600 fotogramas por segundo.

Los investigadores pudieron lograrlo combinando un potente microscopio electrónico (microscopio electrónico de transmisión, TEM) con una cámara de alta sensibilidad y un avanzado procesamiento de imágenes. Este método puede ayudar en muchas áreas de investigación a nanoescala.

El equipo usó TEM porque puede ver objetos más pequeños que un angstrom, o una diezmilésima parte de un metro. Adjuntaron un dispositivo de visualización, una cámara de detección directa de electrones, al microscopio. Esta cámara es muy sensible y puede disparar a altas velocidades de cuadro. Sin embargo, incluso cuando se utiliza este potente microscopio y esta cámara sensible para obtener imágenes adecuadas para la investigación, es necesario superar un enorme obstáculo: el ruido (granularidad de la imagen).

Para grabar vídeo a altas velocidades de cuadro, se necesita un sensor de imagen de alta sensibilidad, y la alta sensibilidad da como resultado un alto ruido visual. Este es un hecho inevitable de la ingeniería electrónica, dicen los autores del estudio. Por lo tanto, para eliminar el ruido y lograr una mayor claridad, los científicos utilizaron una técnica especial de procesamiento de imágenes.

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Los investigadores probaron su instalación eliminando los nanotubos de carbono vibrantes, que contenían moléculas de fullereno (C60), que recuerdan a las pelotas de fútbol facetadas hechas de átomos de carbono. La imagen capturó algunas propiedades mecánicas nunca antes vistas en el nivel nano. Resultó que el movimiento oscilatorio de la molécula C60 se debía al «contenedor» oscilante de nanotubos de carbono. Es decir, las moléculas de fullereno se mueven dentro de los nanotubos de la misma manera que los guijarros finos se mueven en las maracas cuando el instrumento se mueve. Esto sólo se nota a altas velocidades de cuadro.

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Miguel Moya

Miguel Ángel Nuñez Moya se unió a la revista en el 2017. Cubre la investigación y las políticas ambientales con un enfoque en los recursos naturales y la sostenibilidad. Sus temas incluyen agricultura, silvicultura, pesca, biología de la conservación y temas relacionados.