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        原子觀測分辨率提高兩個數量級
        編輯:尚蒙科技無錫有限公司   時間:2021-05-26

        科技日報北京5月25日電 (記者劉霞)據物理學家組織網近日報道,美國科學家用電子顯微鏡像素陣列探測器(EMPAD)與更復雜的三維重建算法相結合,將原子觀測的分辨率提高了2個數量級并創下新紀錄。借助新技術,科學家可以在三維空間中定位單個原子,這對于觀察半導體、催化劑和量子材料來說非常重要,且有望應用于生物醫學領域。

        2018年,康奈爾大學的大衛·穆勒等人研制了一款高性能探測器,將當時最先進的電子顯微鏡的分辨率提高了3倍,創下當時最高紀錄。盡管這種方法很成功,但它只適用于僅幾個原子厚的超薄樣品。


        有鑒于此,康奈爾大學團隊用EMPAD結合更復雜的算法再次打破了自己的紀錄,主要研究人員為該校博士后陳震(音譯)。相關論文發表于最新一期的《科學》雜志上。


        穆勒指出,借助新算法,他們能糾正顯微鏡所有的模糊,將精度提升2個數量級,達到皮米(萬億分之一米)級精度。


        穆勒表示,最新研究創造了新紀錄,實際上已成為目前有效觀測的分辨率的上限?,F在,他們基本上可以用一種非常簡單的方法找出原子的位置,這讓以前很多無法測量的事物變得可以測量。


        研究人員可以通過使用由較重原子組成的材料或通過冷卻樣品,再次刷新他們的紀錄。但即使在零溫度下,原子仍有量子漲落,因此,精度的改善空間并不大。


        陳震等人表示,新技術將使科學家能在三維空間中定位單個原子,還能幫助他們找到特殊結構中的雜質原子,并對這些原子及其振動逐一成像,這對于給半導體、催化劑和量子材料(包括量子計算中使用的材料)成像特別有用。新方法還能給較厚的生物細胞或組織,甚至大腦內突觸之間的連接成像。而且,雖然該方法耗時且計算量大,但采用功能更強大的計算機,并與機器學習和效率更快的探測器相結合,可以提高效率。


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