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科學家觀測到納米粒子的微觀世界,景色實在是太壯觀了

在宏觀的世界裡我們欣賞多姿多彩是世界,抬頭仰望星空,觀測遙遠的外太空。而在微觀的世界中,我們需要藉助顯微鏡,最近科學家通過實驗第一次「觀看」到了納米粒子中的兩萬多個單原子位置,這個粒子大小為8.4納米。而這個納米粒子是鐵-鉑納米。這對於以後我們了解更多微觀世界景象是有幫助的。

科學家對一個鐵鉑納米粒子掃描分析,首次觀察到23000個原子的精確位置。

據美國生活科學網站報道,目前,科學家首次觀測到一個納米粒子中23000個原子的精確位置,這個納米粒子非常小,足以放置在一個細胞壁中,直徑僅為8.4納米。

研究小組是由勞倫斯伯克利國家實驗室彼得-埃爾奎斯(Peter Ercius)和加州大學洛杉磯分校苗建偉等人組成,他們使用電子掃描顯微鏡檢測一個由鐵和鉑構成的粒子,其直徑僅8.4納米,該研究報告發表在近期出版的《自然》雜誌上。

德國杜伊斯堡-埃森大學物理學家邁克爾-法爾勒(Michael Farle)說:「為什麼人們都非常關注每個原子的位置呢?改變鐵鉑納米粒子中個別鐵和鉑原子的相對位置,就會顯著改變該粒子的屬性,例如:它對於磁場的反應。」

使用電子掃描顯微鏡,一個電子束將穿過物體表面形成圖像,這將使研究人員觀測到晶體和蛋白質分子等材料微小細節,這是一種非常強大的技術,可用於呈現晶體結構,但它們必須是完美的晶體。

通常當這種電子掃描顯微鏡用於觀察晶體或者其它較大分子時,電子以束狀轟擊樣本,並在樣本表面散射,而不是像機關槍連續發射子彈。當它們反彈這些原子,電子將轟擊一個探測器,使研究人員能夠觀測到電子著陸的晶體或者分子的原子排列。

鐵鉑納米粒子是一種不規則晶體,但是普通的掃描方法無法進行觀察,因為它的原子排列非常獨特,並且排列非常不規則。因此研究人員必須發現一個新的方法,使用電子掃描顯微鏡能夠觀察到從不同側面的鐵-鉑納米粒子樣本結構。

為了實現這一目標,他們改變了之前準備好的樣本,實驗中他們將樣本放置在一個特殊的底座,能夠讓這個底座旋轉,從而使鐵鉑粒子傾斜,在每次電子束掃描拍攝之後樣本傾斜方向發生輕微變化。其它方面,研究人員則按照常規方法完成整個操作程序。

這一簡單的變化產生顯著的效果——不同方向產生不同散射類型圖像,探測器對不同散射類型圖像進行分析,獲得了該納米樣本中6569個鐵原子和16627個鉑原子的精確位置。這一過程與不同角度拍攝物體3D模型的過程頗為相似,法爾勒指出,實驗結果顯示原子位置的精確度可達到一個原子直徑的十分之一。

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