科學突破！一種天才的顯微鏡方法在單個原子的成像中創造了記錄

近半個世紀以來，電子顯微鏡已經能夠拍攝單個原子的快照。但是我們從來沒有見過這麼大的規模。

一種新的捕捉和測量電子束噴射的方法，為我們提供了一種全新的解決方法，即為研究分子結構的研究開闢了道路。

去年，美國康奈爾大學(Cornell University)的工程師們在傳統的電子顯微鏡上進行了相當於眼科手術的操作，摒棄了對矯正鏡片的需求，改進了眼睛本身收集和測量光線的方式。

現在我們有證據證明這項技術能達到什麼目的，用前所未有的清晰度測量原子間的鍵。

在最基本的層面上，所有的顯微鏡都以一種相當相似的方式工作——一個物體以能量波的形式出現，這些能量波被收集起來並排列起來，這樣我們就可以推斷出它的形狀。較小的波浪意味著較小的細節。

電子可以具有非常小的波狀性質，這取決於它們所包含的能量，使它們能夠完美地看到額外的小物體。它們不是透鏡，而是利用電磁場聚焦。

這些領域的像差可以限制我們看到的物體的大小，就像透鏡的偏差可以模糊圖像一樣。工程師們通常用相當於眼鏡的電子顯微鏡來修復，並添加矯正設備來「修復」圖像。

儘管如此，這種修復只能持續這麼久。多重像差需要額外的設備，理論上，這些設備會堆積成一個工程噩夢。

一種被稱為電子顯微鏡像素陣列探測器(EMPAD)的設備通過採用另一種方法消除了對這些「眼鏡」的需求。它是一個捕捉器的手套，它的電子從128x128陣列的電子敏感像素組成的樣品中反彈。

它不是基於電子的位置來構建圖像，而是檢測每個電子反射的角度。

使用一種通常應用於x射線顯微鏡的技術來進行反向工作，我們可以建立一個四維的地圖，它不僅能告訴我們電子來自哪裡，還能告訴我們它們的動量。

研究小組通過分析兩疊二硫化鉬的結構，將EMPAD和ptychography結合起來進行測試。

通過把一張紙旋轉幾度，他們就可以比較重疊原子的距離，從而建立起分辨距離僅為0.39埃的記錄。

「它本質上是世界上最小的統治者，」物理學家索爾·格魯納說。

晶格(見上圖)非常清晰，他們發現了一個丟失的硫原子。

但除了吹噓的權利之外，這項技術還有另一個巨大的優勢。

電子波可以通過激發它們的能量而變得更小。更多的能量意味著更短的波長。最先進的顯微鏡可以發射300千電子伏的電子流，這些電子流可以分辨小於0.05納米(0.5埃)的細節。

但更多的能量也可以將這些電子從微小的粒子中釋放出來，變成機槍爆炸，使分子面臨解體的危險。

由於這束光束的能量為80千伏特，所以電子的能量不足以破壞二硫化鉬片的結構，因為它們可能處於更傳統的結構中。

較低的能量電子束意味著我們現在可以研究精細分子中的化學鍵，這是前所未有的。電子顯微鏡在提供一個全新的細節的同時，給人一種更柔和的感覺。

這是我們期待掛在牆上的一些藝術品。

這項研究發表在《自然》雜誌上。

本文來自互聯網，僅代表他人看法，未經證實之前以官方信息為準！！！

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！