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Application of Electron Microscope and EBSD in The Study of Crystal Orientations and Properties
Application of Electron Microscope and EBSD in The Study of Crystal Orientations and Properties
Definition and Characteristics of Crystals: Crystals are materials formed by the regular and periodic arrangement of particles (molecules, atoms, ions) in three-dimensional space. Crystals can be classified into single crystals and polycrystals. The formation of crystals involves the process of particles arranging themselves in a regular pattern. The regular arrangement of particles gives rise to a structured framework inside the crystal, making crystals solids with a specific lattice structure. Crystals exhibit regular geometric shapes, have fixed melting points, and display anisotropic properties such as mechanical strength, thermal conductivity, and thermal expansion. Crystals are abundant in nature, and most solid materials found in nature are crystals. Gases, liquids, and amorphous materials can also transform into crystals under suitable conditions. X-ray diffraction is commonly used to identify whether a material is a crystal or not. Melting Point and Distribution of Crystals:  The regular arrangement of atoms in crystals contributes to their fixed melting and solidification points, which is a distinguishing feature of crystals compared to amorphous materials. Crystals are diverse in morphology in nature, ranging from common substances like salt and sugar, minerals that make up the Earth's crust, to metals and semiconductor materials. Electron Microscopes and EBSD techniques can help understand the stability of crystals under different conditions and provide scientific insights for material selection and applications.   Single Crystals and Polycrystals: A single crystal consists of a continuous crystal lattice where the atomic arrangement remains consistent throughout the crystal, resulting in the anisotropic properties of the crystal. Single crystals are ideal for certain applications, such as silicon single crystals used as the foundation material for integrated circuits in the semiconductor industry.   Polycrystals, on the other hand, are composed of multiple grains with different orientations. Although the individual grains possess the same crystal lattice, their orientations are random, resulting in a polycrystal without macroscopic anisotropy. However, under specific processing conditions, the grains in polycrystals can align preferentially along a specific direction, forming a preferred orientation, which is known as crystallographic texture. Crystallographic texture can enhance the properties of materials in specific directions. For example, control of texture in metal processing can improve the material's ductility or strength. Analytical laboratories, such as the GoldTest Lab, provide precise analysis and testing of single crystals and polycrystals, offering reliable insights for material applications.   Importance of Crystal Orientation:  The analysis of crystal orientation is crucial for understanding material properties. Crystal orientation describes the relative position of crystal axes in t...
Veröffentlicht in Nature! CIQTEK Pulse EPR steigert die Entdeckungen der neuen Methode, um die Bitleistung zu verbessern
Veröffentlicht in Nature! CIQTEK Pulse EPR steigert die Entdeckungen der neuen Methode, um die Bitleistung zu verbessern
Kürzlich wurde in einer von Sun Lei der School of Science der Westlake University unter der Leitung des Forschungsteams unter der Leitung des Forschungsteams unter der Leitung des Forschungsteams von Sun Lei von der School of Science der Westlake University "Phononische Modulation von Spin-Lattice-Relaxation in molekularen Qubit-Rahmenbedingungen veröffentlicht. Abbildung 1: Wasserstoffbrückenbindungsnetzwerk und Phononenmodulation der Spin-Gitter-Relaxation in MQFS Das Team verwendete ciqtek gepulste E Lectron p aramagnetische r Esonanz (ePr) s Pektroskopie x-Band EPR100 und W-Band EPR-W900 , um zwei molekulare Qubit-Gerüstmaterialien zu charakterisieren, die semi-Quinon-Radikale enthalten. Abbildung 2: Spin -Dynamische Eigenschaften von mghotp und tihotp Sie stellten fest, dass Wasserstoffbindungsnetzwerke in diesen Materialien zu einer verminderten strukturellen Steifigkeit führten, was zu optischen Sub-Terahertz-Phononen, verringerte Debye-Temperatur, erhöhte akustische Phononendichte von Zuständen und förderte die Relaxation des Spingitters. Die Deuteriumsubstitution im Wasserstoffbrückenbindungsnetzwerk senkte die optischen Phononenfrequenzen weiter und verkürzte die Spin-Gitter-Relaxationszeit. Abbildung 3: Schwingungsspektren von mghotp und tihotp Auf der Grundlage dieser Ergebnisse schlugen die Forscher ein molekulares Qubit-Framework-Design vor, um die Phonon-Dispersion genau zu kontrollieren, die Relaxation des Spingitters zu unterdrücken und die Qubit-Leistung zu verbessern. Diese Leistung bietet neue Erkenntnisse und Möglichkeiten zur Festkörperintegration und Quanteninformationsanwendungen von molekularen Elektronen-Spin-Qubits. Abbildung 4: Spin -Gitter -Relaxationsmechanismus von mghotp und tihotp Abbildung 5: Einfluss der Deuteriumsubstitution im Wasserstoffbrückenbindungsnetz auf niederfrequente optische Phononen und Spin-Gitter-Relaxation in mgOTP Zusammenfassend ergab diese Studie, dass die strukturelle Starrheit von molekularen Qubit-Gerüstmaterialien verwendet werden kann, um die Phononendispersion zu kontrollieren, die Relaxation des Spin-Gitters zu unterdrücken und die Quantenkohärenz und den anwendbaren Temperaturbereich zu verbessern. Die Forschungsergebnisse können möglicherweise die Festkörperintegration und die molekulare Quanteninformationstechnologie von molekularen Elektronenspin-Qubits vorantreiben.
Anwendung von TEM und EBSD in Rekristallisationsstudien
Anwendung von TEM und EBSD in Rekristallisationsstudien
Was ist der RKristallisations-PProzess? Rekristallisation ist ein wichtiges Phänomen in der Materialwissenschaft, bei dem es um die mikrostrukturelle Wiederherstellung von Material nach plastischer Verformung geht. Dieser Prozess ist entscheidend für das Verständnis von Materialeigenschaften und die Optimierung von Verarbeitungstechniken. Mechanismen und KlassifikationKlassifizierung der RKristallisation Rekristallisationsprozesse werden typischerweise durch Wärmebehandlung oder thermische Verformung ausgelöst und beinhalten die natürliche Erholung von Materialien nach der Entstehung von Defekten während der Verformung. Defekte wie Versetzungen und Korngrenzen fördern die Reduzierung der systemfreien Energie bei hohen Temperaturen durch Umlagerung und Vernichtung von Versetzungen, was zur Bildung neuer Kornstrukturen führt. Die Rekristallisation kann in statische Rekristallisation (SRX) und dynamische Rekristallisation (DRX) unterteilt werden. SRX tritt bei Glühprozessen auf, während DRX bei thermischer Verformung auftritt. Darüber hinaus kann die Rekristallisation anhand spezifischer Mechanismen weiter unterteilt werden, wie z. B. kontinuierliche dynamische Rekristallisation (CDRX), diskontinuierliche dynamische Rekristallisation (DDRX), geometrische dynamische Rekristallisation (GDRX) und metadynamische Rekristallisation (MDRX). Diese Klassifizierungen sind nicht streng definiert und Forscher können unterschiedliche Interpretationen haben. Faktoren, die die Rekristallisation beeinflussen Der Rekristallisationsprozess wird von verschiedenen Faktoren beeinflusst, darunter der Stapelfehlerenergie (γSFE), der anfänglichen Korngröße, den thermischen Verarbeitungsbedingungen und den Partikeln der zweiten Phase. Die Größe der Stapelfehlerenergie bestimmt den Versetzungsabbau und die Beweglichkeit und beeinflusst dadurch die Rekristallisationsrate. Kleinere Anfangskorngrößen und geeignete thermische Verarbeitungsbedingungen, wie hohe Temperaturen und niedrige Umformgeschwindigkeiten, erleichtern die Rekristallisation. Partikel der zweiten Phase können den Rekristallisationsprozess erheblich beeinflussen, indem sie die Bewegung der Korngrenzen behindern. Anwendung bildgebender Verfahren EBSD und TEM sind zwei klassische Bildgebungstechniken, die in Rekristallisationsstudien verwendet werden. EBSD analysiert die Verteilung und den Prozentsatz rekristallisierter Körner mithilfe der DefRex-Karte, obwohl Auflösungsbeschränkungen zu Genauigkeitsproblemen führen können. TEM hingegen ermöglicht eine direkte Beobachtung materieller Unterstrukturen, wie z. B. Versetzungen, und bietet so eine intuitivere Perspektive für Rekristallisationsstudien. Anwendung von EBSD in Rekristallisationsstudien EBSD wird verwendet, um durch Beobachtung der Korngrenzen zu bestimmen, ob Körner einer Rekristallisation unterzogen wurden. Beispielsweise werden in den DefRex-Karten geschmiedeter TNM-Legierungen Körner, die von Grenzen mit großem Winkel umgeben sind, typischerweise als r...
Welches Mikroskop ist für Sie besser geeignet? TEM oder SEM
Welches Mikroskop ist für Sie besser geeignet? TEM oder SEM
Transmissions-EElektronen-Mikroskope (TEM) und Rasterelektronenmikroskope (REM) sind unverzichtbare Werkzeuge in der modernen wissenschaftlichen Forschung. Im Vergleich zu optischen Mikroskopen bieten Elektronenmikroskope eine höhere Auflösung und ermöglichen die Beobachtung und Untersuchung der Mikrostruktur von Proben in kleinerem Maßstab. Elektronenmikroskope können hochauflösende Bilder mit hoher Vergrößerung liefern, indem sie die Wechselwirkungen zwischen einem Elektronenstrahl und einer Probe nutzen. Dadurch können Forscher wichtige Informationen erhalten, die mit anderen Methoden möglicherweise nur schwer zu erhalten sind. Welches Mikroskop ist für Sie besser geeignet? Bei der Auswahl der geeigneten Elektronenmikroskopietechnik für Ihre Anforderungen müssen verschiedene Faktoren berücksichtigt werden, um die beste Lösung zu ermitteln. Hier sind einige Überlegungen, die Ihnen bei der Entscheidungsfindung helfen können: Feldemissions-TEM | TH-F120 Analysezweck: Zuerst ist es wichtig, Ihren Analysezweck zu bestimmen. Für unterschiedliche Arten der Analyse eignen sich unterschiedliche Techniken der Elektronenmikroskopie. a. Wenn Sie an Oberflächenmerkmalen einer Probe interessiert sind, wie z. B. Rauheit oder Kontaminationserkennung, ist ein SCanning-EElektron hilfreich MMikroskop (REM) kann besser geeignet sein. b. Allerdings kann ein Transmissionselektronenmikroskop (TEM) besser geeignet sein, wenn Sie die Kristallstruktur einer Probe verstehen oder strukturelle Defekte oder Verunreinigungen erkennen möchten. Auflösungsanforderungen: Abhängig von Ihren Analyseanforderungen haben Sie möglicherweise spezielle Anforderungen an die Auflösung. In dieser Hinsicht verfügt TEM im Allgemeinen über eine höhere Auflösung Fähigkeit im Vergleich zu REM. Wenn Sie eine hochauflösende Bildgebung benötigen, insbesondere zur Beobachtung feiner Strukturen, ist TEM möglicherweise besser geeignet. SProbe Vorbereitung: Ein wichtiger Gesichtspunkt ist die Komplexität der Probenvorbereitung . a. SEM-Probens erfordern in der Regel nur minimale oder gar keine Vorbereitung, und SEM ermöglicht mehr Flexibilität bei der Probengröße , da sie direkt auf der Probe montiert werden können Bühne für die Bildgebung. b. Im Gegensatz dazu ist der Probenvorbereitungsprozess für TEM viel komplexer und erfordert erfahrene Ingenieure. TEM-Probenss müssen extrem dünn sein, typischerweise unter 150 nm oder sogar unter 30 nm, und so flach wie möglich. Dies bedeutet, dass die Vorbereitung der TEM-Probe möglicherweise mehr Zeit und Fachwissen erfordert. Art der Bilder: REM liefert detaillierte dreidimensionale Bilder der Probenoberfläche , während TEM zweidimensionale Projektionsbilder der inneren Struktur der Probe liefert. a. Scanning ELektron Microskope (SEM) liefert dreidimensionale Bilder der Oberflächenmorphologie der Probe . Es wird hauptsächlich zur Morphologieanalyse verwendet. Wenn Sie die Oberflächenmorphologie eines Materials untersuchen müssen, kann SEM verwendet werden, Si...
Die Anwendung der Elektron-Elektron-Doppelresonanztechnik (DEER) in der DNA-Strukturanalyse
Die Anwendung der Elektron-Elektron-Doppelresonanztechnik (DEER) in der DNA-Strukturanalyse
Seit der Entdeckung der klassischen Doppelhelixstruktur der DNA durch Watson und Crick in den 1950er Jahren ist die DNA zum Kern der biowissenschaftlichen Forschung geworden. Die Anzahl und Anordnung der vier Basen in der DNA führt zur genetischen Vielfalt und ihre räumliche Struktur beeinflusst die Genexpression. Zusätzlich zur traditionellen DNA-Doppelhelixstruktur wurde in menschlichen Zellen eine spezielle viersträngige DNA-Struktur namens G-Quadruplex entdeckt. G-Quadruplex ist eine Struktur höherer Ordnung, die durch die Faltung von DNA oder RNA entsteht, die reich an Tandemwiederholungen von Guanin (G) ist. G-Quadruplexe kommen in sich schnell teilenden Zellen, wie zum Beispiel Krebszellen, sehr häufig vor. Daher können G-Quadruplexe als Angriffspunkte für Medikamente in der Krebsforschung dienen. Die Untersuchung der Struktur von G-Quadruplexen und ihrer Bindungsmodi mit Liganden ist für die Diagnose und Behandlung von Krebszellen von großer Bedeutung. Elektron-Elektron DDoppelresonanz (DEER) Die Elektron-Elektron-Doppelresonanz (DEER) unter Verwendung der gepulsten dipolaren paramagnetischen Elektronenresonanz (PDEPR) wurde als zuverlässiges und vielseitiges Werkzeug zur Strukturbestimmung in der Struktur- und chemischen Biologie entwickelt. DEER kann in Kombination mit SDSL-Techniken (Site-Directed Spin Labeling) Abstandsinformationen im Nanomaßstab liefern. Bei der Untersuchung von G-Quadruplex-Strukturen kann die DEER-Technologie in Kombination mit SDSL verschiedene Längen von G-Quadruplex-Dimeren unterscheiden und die Bindungsmodi von G-Quadruplex-Liganden mit Dimeren aufdecken. PDEPR-Techniken können verschiedene Längen von G-Quadruplex-Dimeren unterscheiden. Der für Abstandsmessungen in DEER-Experimenten verwendete Spinmarker ist Cu(pyridin)4. Der Cu(Pyridin)4 -Komplex ist kovalent an G-Quadruplexe gebunden, und die Dipol-Dipol-Wechselwirkungen zwischen zwei paramagnetischen Cu2+ -Ionen im π- Es können gestapelte G-Quartett-Monomere gemessen werden. Dies ermöglicht die Untersuchung der Dimerbildung. [Cu2+@A4] (TTLGGG) und [Cu2+@B4] (TLGGGG) sind zwei Oligonukleotide mit unterschiedlichen Sequenzen. Abbildung 1 und Abbildung 2 zeigen die DEER-Versuchsergebnisse von [Cu2+@A4]2 und [Cu2+@B4]2. Aus den DEER-Ergebnissen ergibt sich der durchschnittliche Abstand zwischen einzelnen Cu2+-Cu2+ Ionen in [Cu2+@A4 ]2 Dimer ist dA = 2,55 nm. Die G-Quadruplexe an den 3'-Enden der G-Quartette bilden durch Schwanz-an-Schwanz-Stapelung G-Quadruplex-Dimere, und die gz-Achsen der beiden Cu2+ Spinmarkierungen im G-Quadruplex-Dimere sind parallel angeordnet. Im Vergleich zu den [Cu2+@A4]2 Dimeren ist der π-Stapelabstand in [Cu2 +@B4]2 ist länger (dB-dA = 0,66 nm), Dies bestätigt das Vorhandensein eines zusätzlichen G-Quartetts in jedem [Cu2+@B4]-Monomer, was mit dem erwarteten Abstand übereinstimmt. Daher können DEER-Messungen unterschiedliche Längen von G-Quadruplex-Dimeren unterscheiden. Abbildung 1 (A) Gepulstes EPR-Spektrum (schwarze Linie) von [Cu...
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