Aplicaciones

Desde la década de 1950, cuando Watson y Crick propusieron la estructura clásica de doble hélice del ADN, el ADN ha estado en el centro de la investigación en ciencias biológicas. El número de las cuatro bases del ADN y su orden de disposición dan lugar a la diversidad de los genes, y su estructura espacial afecta la expresión genética. Además de la estructura tradicional de doble hélice del ADN, los estudios han identificado una estructura especial de ADN de cuatro cadenas en las células humanas, el cuádruplex G, una estructura de alto nivel formada por el plegamiento de ADN o ARN rico en repeticiones en tándem de guanina (G ), que es particularmente alto en las células G que se dividen rápidamente, son particularmente abundantes en las células que se dividen rápidamente (p. ej., células cancerosas). Por lo tanto, los G-quadruplex pueden usarse como objetivos farmacológicos en la investigación contra el cáncer. El estudio de la estructura del G-quadruplex y su modo de unión a los agentes aglutinantes es importante para el diagnóstico y tratamiento de las células cancerosas.   Representación esquemática de la estructura tridimensional del G-quadruplex. Fuente de la imagen: Wikipedia   Doble resonancia electrón-electrón (CIERVO)   El método EPR dipolar pulsado (PDEPR) se ha desarrollado como una herramienta confiable y versátil para la determinación de estructuras en biología estructural y química, proporcionando información de distancia a nanoescala mediante técnicas de PDEPR. En los estudios de estructura de G-quadruplex, la técnica DEER combinada con el etiquetado de espín dirigido al sitio (SDSL) puede distinguir los dímeros de G-quadruplex de diferentes longitudes y revelar el patrón de unión de los agentes de unión de G-quadruplex al dímero. Diferenciación de dímeros cuádruplex G de diferentes longitudes utilizando tecnología DEER Usando Cu(piridina)4 como etiqueta de espín para medir la distancia, el complejo Cu(piridina)4 plano tetragonal se unió covalentemente al cuádruplex G y la distancia entre dos Cu2+ paramagnéticos en el monómero cuaternario G apilado en π se midió detectando interacciones dipolo-dipolo para estudiar la formación del dímero. [Cu2+@A4] (TTLGGG) y [Cu2+@B4] (TLGGGG) son dos oligonucleótidos con secuencias diferentes, donde L denota el ligando. Los resultados DEER de [Cu2+@A4]2 y [Cu2+@B4]2 se muestran en la Figura 1 y la Figura 2. A partir de los resultados DEER, se puede obtener que en los dímeros [Cu2+@A4]2, la distancia promedio de un solo Cu2+ -Cu2+ es dA=2,55 nm, el extremo 3' del G-quadruplex forma el dímero G-quadruplex mediante apilamiento de cola, y el eje gz de dos etiquetas de espín de Cu2+ en el dímero G-quadruplex está alineado en paralelo. La distancia de apilamiento de [Cu2+@A4]2 π es más larga (dB-dA = 0,66 nm) en comparación con los dímeros de [Cu2+@A4]2. Se confirmó que cada monómero [Cu2+@B4] contiene un tetrámero G adicional, resultado que concuerda totalmente con las distancias esper...

I. Batería de iones de litio   La batería de iones de litio es una batería secundaria, que depende principalmente de que los iones de litio se muevan entre los electrodos positivo y negativo para funcionar. Durante el proceso de carga y descarga, los iones de litio se incrustan y desincrustan de un lado a otro entre los dos electrodos a través del diafragma, y ​​el almacenamiento y liberación de energía de iones de litio se logra mediante la reacción redox del material del electrodo.   La batería de iones de litio se compone principalmente de material de electrodo positivo, diafragma, material de electrodo negativo, electrolito y otros materiales. Entre ellos, el diafragma de la batería de iones de litio desempeña un papel en la prevención del contacto directo entre los electrodos positivo y negativo y permite el paso libre de los iones de litio en el electrolito, proporcionando un canal microporoso para el transporte de iones de litio.   El tamaño de los poros, el grado de porosidad, la uniformidad de distribución y el grosor del diafragma de la batería de iones de litio afectan directamente la velocidad de difusión y la seguridad del electrolito, lo que tiene un gran impacto en el rendimiento de la batería. Si el tamaño de los poros del diafragma es demasiado pequeño, la permeabilidad de los iones de litio es limitada, lo que afecta el rendimiento de transferencia de los iones de litio en la batería y aumenta la resistencia de la batería. Si la apertura es demasiado grande, el crecimiento de dendritas de litio puede perforar el diafragma y provocar accidentes como cortocircuitos o explosiones.   Ⅱ. La aplicación de la microscopía electrónica de barrido por emisión de campo en la detección de diafragma de litio.   El uso de microscopía electrónica de barrido puede observar el tamaño de los poros y la uniformidad de distribución del diafragma, pero también en la sección transversal del diafragma recubierto y multicapa para medir el espesor del diafragma. Los materiales de diafragma comerciales convencionales son en su mayoría películas microporosas preparadas a partir de materiales de poliolefina, incluidas películas de una sola capa de polietileno (PE), polipropileno (PP) y películas compuestas de tres capas de PP/PE/PP. Los materiales poliméricos de poliolefina son aislantes y no conductores, y son muy sensibles a los haces de electrones, lo que puede provocar efectos de carga cuando se observan bajo alto voltaje, y los haces de electrones pueden dañar la estructura fina de los diafragmas de polímero. El microscopio electrónico de barrido de emisión de campo SEM5000, desarrollado independientemente por GSI, tiene la capacidad de bajo voltaje y alta resolución, y puede observar directamente la estructura fina de la superficie del diafragma a bajo voltaje sin dañar el diafragma.   El proceso de preparación del diafragma se divide principalmente en dos tipos de métodos secos y húmedos. El método seco es el método de e...

Las baterías de iones de litio (LIB) se utilizan ampliamente en dispositivos electrónicos, vehículos eléctricos, almacenamiento en redes eléctricas y otros campos debido a su tamaño pequeño, peso ligero, alta capacidad de batería, ciclo de vida prolongado y alta seguridad. La tecnología de resonancia paramagnética electrónica (EPR o ESR) puede sondear de forma no invasiva el interior de la batería y monitorear la evolución de las propiedades electrónicas durante la carga y descarga de los materiales de los electrodos en tiempo real, estudiando así el proceso de reacción de los electrodos cerca del estado real. .  Poco a poco está desempeñando un papel insustituible en el estudio del mecanismo de reacción de las baterías.     Composición y principio de funcionamiento de la batería de iones de litio.   Una batería de iones de litio consta de cuatro componentes principales: el electrodo positivo, el electrodo negativo, el electrolito y el diafragma. Se basa principalmente en el movimiento de iones de litio entre los electrodos positivo y negativo (incrustación y desincrustación) para funcionar.   Fig. 1 Principio de funcionamiento de la batería de iones de litio   En el proceso de carga y descarga de la batería, los cambios en las curvas de carga y descarga en los materiales positivos y negativos generalmente van acompañados de varios cambios microestructurales, y la disminución o incluso la falla del rendimiento después de un ciclo de tiempo prolongado a menudo está estrechamente relacionada con la carga y descarga de la batería. cambios. Por tanto, el estudio de la relación constitutiva (estructura-rendimiento) y el mecanismo de reacción electroquímica es la clave para mejorar el rendimiento de las baterías de iones de litio y también es el núcleo de la investigación electroquímica.     Tecnología EPR (ESR) en baterías de iones de litio   Existen varios métodos de caracterización para estudiar la relación entre estructura y rendimiento, entre los cuales, la técnica de resonancia de espín electrónico (ESR) ha recibido cada vez más atención en los últimos años debido a su alta sensibilidad, no destructiva y monitorización in situ. En las baterías de iones de litio, utilizando la técnica ESR, se pueden estudiar metales de transición como Co, Ni, Mn, Fe y V en materiales de electrodos, y también se puede aplicar para estudiar los electrones en el estado fuera de dominio.   La evolución de las propiedades electrónicas (p. ej., cambio de valencia del metal) durante la carga y descarga de los materiales de los electrodos provocará cambios en las señales EPR (ESR). El estudio de los mecanismos redox inducidos electroquímicamente se puede lograr mediante el monitoreo en tiempo real de los materiales de los electrodos, lo que puede contribuir a mejorar el rendimiento de la batería.   Tecnología EPR (ESR) en materiales de electrodos inorgánicos   En las baterías de iones de litio, los materiale...

Los polvos son la materia prima actual para la preparación de materiales y dispositivos en diversos campos y se utilizan ampliamente en baterías de iones de litio, catálisis, componentes electrónicos, productos farmacéuticos y otras aplicaciones.   La composición y microestructura de los polvos de la materia prima determinan las propiedades del material. La relación de distribución del tamaño de las partículas, la forma, la porosidad y la superficie específica de los polvos de materia prima pueden igualar las propiedades únicas del material.   Por tanto, la regulación de la microestructura del polvo de materia prima es un requisito previo para la obtención de materiales de excelente rendimiento. El uso de microscopía electrónica de barrido permite la observación de la morfología superficial específica del polvo y el análisis preciso del tamaño de partícula para optimizar el proceso de preparación del polvo.   Aplicación de microscopía electrónica de barrido en  materiales MOF.   En el campo de la catálisis, la construcción de materiales de estructura organometálica (MOF) para mejorar sustancialmente el rendimiento catalítico de la superficie se ha convertido en uno de los temas de investigación candentes en la actualidad. Los MOF tienen las ventajas únicas de una alta carga de metal, una estructura porosa y sitios catalíticos, y tienen un gran potencial como catalizadores de racimos. Utilizando el microscopio electrónico de barrido de filamentos de tungsteno CIQTEK, se puede observar que el material MOF muestra una forma cúbica regular y la presencia de partículas finas adsorbidas en la superficie (Figura 1). El microscopio electrónico posee una resolución de hasta 3 nm y una excelente calidad de imagen, y se pueden obtener mapas SEM uniformes de alto brillo en diferentes campos de visión, que pueden observar claramente los pliegues, los poros y la carga de partículas en la superficie de los materiales MOF. .     Figura 1 Material MOF/15 kV/ETD   Microscopía electrónica de barrido en materiales en polvo de plata.   En la fabricación de componentes electrónicos, la pasta electrónica, como material básico para la fabricación de componentes electrónicos, tiene ciertas propiedades reológicas y tixotrópicas, y es un material funcional básico que integra materiales, tecnologías químicas y electrónicas, y la preparación de polvo de plata es la clave para Fabricación de pasta conductora de plata. Utilizando el microscopio electrónico de barrido de emisión de campo SEM5000 desarrollado independientemente por CIQTEK, basándose en la tecnología de túneles de alto voltaje, el efecto de carga espacial se reduce drásticamente y se puede observar la acumulación irregular de polvo de plata entre sí (Figura 2). Y el SEM5000 tiene alta resolución, por lo que aún se pueden ver los detalles incluso con un aumento de 100.000x.     Figura 2 Polvo de plata/5 kV/Inlens   Microscopía electrónica de barrido en fo...

¿Qué es la nanoalúmina? La nanoalúmina se usa ampliamente en diversos campos, como materiales cerámicos, materiales compuestos, aeroespacial, protección ambiental, catalizadores y sus portadores, debido a su alta resistencia, dureza, resistencia al desgaste, resistencia al calor y gran superficie específica [1]. Esto ha llevado a la mejora continua de su tecnología de desarrollo. Actualmente, los científicos han preparado nanomateriales de alúmina en diversas morfologías, desde unidimensionales hasta tridimensionales, incluidas morfologías esféricas, de lámina hexagonal, cúbicas, de varilla, fibrosas, de malla, de flores, rizadas y muchas otras [2].   Microscopía electrónica de barrido de nanopartículas de alúmina.   Existen muchos métodos para la preparación de nanoalúmina, que se pueden dividir en tres categorías principales según los diferentes métodos de reacción:  Métodos en fase sólida, fase gaseosa y fase líquida [3]. Para verificar que los resultados de los nanopolvos de alúmina preparados sean los esperados, es necesario caracterizar la estructura de la alúmina en cada proceso, y el más intuitivo de los muchos métodos de caracterización es el método de observación microscópica.   El microscopio electrónico de barrido, como equipo de caracterización microscópica convencional, tiene las ventajas de gran aumento, alta resolución, gran profundidad de campo, imágenes claras y fuerte sentido estereoscópico, que es el equipo preferido para caracterizar la estructura de la nanoalúmina.   La siguiente figura muestra el polvo de alúmina preparado bajo diferentes procesos observados usando el microscopio electrónico de barrido de emisiones de campo SEM5000 de CIQTEK, que contiene nanopolvos de alúmina en forma de cubos, escamas y varillas, y con tamaños de partículas de decenas a cientos de nanómetros.     Microscopio electrónico de barrido de emisión de campo CIQTEK SEM5000   SEM5000 es un microscopio electrónico de barrido de emisión de campo de alta resolución y rico en funciones, con diseño de barril avanzado, desaceleración dentro del barril y diseño de objetivo magnético sin fugas de baja aberración, para lograr imágenes de alta resolución de bajo voltaje, que se pueden aplicar a muestras magnéticas. SEM5000 tiene navegación óptica, funciones automáticas perfectas, interacción hombre-máquina bien diseñada y operación y proceso de uso optimizados. Independientemente de si el operador tiene una amplia experiencia, podrá iniciarse rápidamente en la tarea de la fotografía de alta resolución.   Tipo de cañón de electrones:  cañón de electrones de emisión de campo Schottky de alto brillo Resolución:  1 nm a 15 kV  1,5 nm a 1 kV   Ampliación:  1 ~ 2500000 x   Tensión de aceleración:  20 V ~ 30 kV   Mesa de muestra:  mesa de muestra automática de cinco ejes     Referencias.  [1] Wu ZF. Estudio sobre la relación entre la morfología y propiedades de...

Los Eelectrones de transmisión Microscopios (TEM) y Microscopios electrónicos de barrido (SEM) son herramientas indispensables en la investigación científica moderna. En comparación con los microscopios ópticos, los microscopios electrónicos ofrecen una resolución más alta, lo que permite la observación y el estudio de la microestructura de las muestras a una escala más pequeña. Los microscopios electrónicos pueden proporcionar imágenes de alta resolución y gran aumento al utilizar las interacciones entre un haz de electrones y una muestra, lo que permite a los investigadores obtener información crítica que puede ser difícil de obtener mediante otros métodos. ¿Qué microscopio es más adecuado para usted? Al elegir la técnica de microscopía electrónica adecuada para sus necesidades, se deben considerar varios factores para determinar la mejor opción. Aquí hay algunas consideraciones que pueden ayudarlo a tomar una decisión: Propósito del análisis: Primero, es importante determinar el propósito de su análisis. Diferentes técnicas de microscopía electrónica son adecuadas para diferentes tipos de análisis. a. Si estás interesado en características de la superficie de una muestra, como detección de rugosidad o contaminación, un Senlatado Eelectrón Mmicroscopio (SEM) puede ser más adecuado. b. Sin embargo, si desea comprender la estructura cristalina de una muestra y detectar defectos estructurales o impurezas, una Ttransmisión Eelectrón Mmicroscopio (TEM) puede ser más apropiado. Requisitos de resolución: Dependiendo de sus requisitos de análisis, es posible que tenga necesidades de resolución específicas. En este sentido, TEM generalmente tiene una mayor resolución capacidad en comparación con SEM. Si necesita realizar imágenes de alta resolución, especialmente para observar estructuras finas, la TEM puede ser más adecuada. Smuestra Preparación: Una consideración importante es la complejidad de la preparación de la muestra . a. Las muestras SEMs generalmente requieren una preparación mínima o nula, y SEM permite una mayor flexibilidad en el tamaño de la muestra , ya que se pueden montar directamente en el .etapa de la muestra para obtener imágenes. b. Por el contrario, el proceso de preparación de la muestra para TEM es mucho más complejo y requiere ingenieros experimentados para operarlo. Las muestras TEM deben ser extremadamente delgadas, normalmente por debajo de 150 nm, o incluso por debajo de 30 nm, y lo más planas posible. Esto significa que la preparación de la muestra El escaneo Eelectrón Mmicroscopioe (SEM) proporciona imágenes tridimensionales de la morfología de la superficie de la espécimen . Se utiliza principalmente para análisis de morfología. Si necesita examinar la morfología de la superficie de un material, se puede utilizar SEM, pero debe considerar la resolución para ver si cumple con sus requisitos experimentales. b. Si necesita comprender el internoestructura cristalina o atómica de un material, se requiere TEM. La microscopía el...

  Importancia de la detección de señales magnéticas cardíacas El campo magnético del cuerpo humano puede reflejar información sobre diversos tejidos y órganos del cuerpo humano. La medición del campo magnético del cuerpo humano se puede utilizar para obtener información sobre enfermedades humanas, y su efecto de detección y conveniencia han superado la medición de la bioelectricidad del cuerpo humano. El tamaño del campo magnético del corazón es del orden de unas pocas decenas de pT, que es uno de los primeros campos magnéticos estudiados por los seres humanos, en comparación con el del cerebro. Los músculos auriculares y ventriculares del corazón son las partes más importantes del cuerpo. La magnetocardiografía (MCG) es el resultado de las complejas corrientes bioeléctricas alternas que acompañan a la contracción cíclica y la diástole de los músculos auriculares y ventriculares del corazón. En comparación con el electrocardiograma (ECG), la detección del campo magnético cardíaco no se ve afectada por la pared torácica ni otros tejidos, y el MCG puede detectar el campo magnético cardíaco a través de una matriz de sensores multidimensional y multiángulo, proporcionando así más información sobre el corazón y permitiendo una localización precisa de los focos cardíacos cardíacos. En comparación con la tomografía computarizada, la resonancia magnética y otras técnicas de investigación cardíaca, la magnetocardiografía está completamente libre de radiación. Actualmente, la tecnología de la Magnetocardiografía es cada vez más madura, con más de 100.000 aplicaciones clínicas, que se reflejan principalmente en los siguientes aspectos:   01 Enfermedad coronaria La enfermedad coronaria es una enfermedad común y frecuente; según las estadísticas, en la actualidad, más de 11 millones de personas padecen enfermedades coronarias en China. La enfermedad coronaria es la causa más común de muerte y el número de muertes supera incluso el número total de muertes por todos los tumores. Para la enfermedad coronaria, MCG detecta principalmente la inconsistencia de la repolarización del miocardio causada por la isquemia miocárdica. Por ejemplo, Li et al. midió el MCG en 101 pacientes con enfermedad de las arterias coronarias y 116 voluntarios sanos. Los resultados mostraron que los tres parámetros de R-max/T-max, valor R y ángulo medio eran significativamente mayores en pacientes con enfermedad de las arterias coronarias que en personas normales. Entre 101 pacientes con enfermedad de las arterias coronarias, las proporciones de isquemia miocárdica detectada mediante MCG, electrocardiografía y ecocardiografía fueron del 74,26%, 48,51% y 45,54%, respectivamente, lo que demostró que la precisión diagnóstica de la MCG en pacientes con enfermedad de las arterias coronarias fue significativamente mayor que el de la electrocardiografía y la ecocardiografía. Esto muestra que la precisión diagnóstica del MCG en pacientes con enfermedad coronaria es significativamente mayor que la...

La luz, la electricidad, el calor y el magnetismo son cantidades físicas importantes involucradas en las mediciones de las ciencias biológicas, siendo las imágenes ópticas las más utilizadas. Con el continuo desarrollo de la tecnología, las imágenes ópticas, especialmente las imágenes de fluorescencia, han ampliado enormemente el horizonte de la investigación biomédica. Sin embargo, la obtención de imágenes ópticas suele estar limitada por la señal de fondo en las muestras biológicas, la inestabilidad de la señal de fluorescencia y la dificultad de la cuantificación absoluta, que hasta cierto punto restringen su aplicación. La resonancia magnética (MRI) es una buena alternativa y tiene una amplia gama de aplicaciones en algunos escenarios importantes de las ciencias biológicas, como el examen de lesiones craneales, neurológicas, musculares, tendinosas, articulares y de órganos abdominopélvicos, debido a su profundidad penetrante y baja. características de fondo y estabilidad. Aunque se espera que la resonancia magnética solucione las deficiencias mencionadas anteriormente de las imágenes ópticas, está limitada por una baja sensibilidad y baja resolución espacial, lo que dificulta su aplicación a imágenes a nivel de tejido con resolución de micras a nanómetros.    Un sensor magnético cuántico emergente desarrollado en los últimos años, el centro de vacantes de nitrógeno (NV), un defecto de punto luminiscente en el diamante, la tecnología de imágenes magnéticas basada en el centro NV permite la detección  de señales magnéticas débiles con una resolución de hasta el nivel nanométrico y no es -invasivo . Esto proporciona una plataforma de medición de campos magnéticos flexible y altamente compatible para las ciencias biológicas. Es único para realizar estudios a nivel de tejido y diagnósticos clínicos en los campos de inmunidad e inflamación, enfermedades neurodegenerativas, enfermedades cardiovasculares, detección biomagnética, agentes de contraste de resonancia magnética y, especialmente, para tejidos biológicos que contienen fondos ópticos y aberraciones de transmisión óptica, y requiere análisis cuantitativo.     Tecnología de imágenes magnéticas Diamond NV-center   Hay dos tipos principales de tecnología de imágenes magnéticas con centro NV de diamante: imágenes magnéticas de escaneo e imágenes magnéticas de campo amplio. La exploración de imágenes magnéticas se combina con la técnica de microscopía de fuerza atómica (AFM), que utiliza un sensor central de diamante de un solo color. El método de obtención de imágenes es un tipo de obtención de imágenes de escaneo de un solo punto, que tiene una resolución y sensibilidad espacial muy altas. Sin embargo, la velocidad y el alcance de las imágenes limitan la aplicación de esta técnica en algunas áreas. Las imágenes magnéticas de campo amplio, por otro lado, utilizan un sensor de diamante atado con una alta concentración de centros NV en comparación con un solo centro NV...