创纪录！科学家获得单个原子最高分辨率图像：电子显微镜下放大了1亿倍

近日，研究人员打破了迄今为止捕捉到的单个原子最高分辨率图像的纪录，创造了一张放大了约1亿倍的钪酸镨（PrScO3）晶体的电子显微图像。

事实上，这些图像经过了如此精细的调整，以至于照片中残留的模糊仅仅是来自样品本身的原子的热抖动。

康奈尔大学团队的这一突破建立在他们2018年创下的纪录之上，当时他们使用了一个新的探测器（EMPAD），将电子显微镜的分辨率提高了两倍。

然而，之前的装置有限，因为它只能成像超薄的样品——只有几个原子的厚度。一种新的像素阵列检测器的引入改变了这个局面——它包含了更先进的3D重建算法，使两个因素得到了改进。最后，他们获得了精确到1皮米(picometer，即一米的万亿分之一)的图像。

论文作者、纽约康奈尔大学(Cornell University)工程师穆勒(David Muller)说，这不仅创下了新纪录，还达成了一个有效地将成为解决问题的最终极限的机制：“我们现在基本上可以很简单地找出原子的位置。”“它还解决了一个长期存在的问题，即消除样品中光束的多次散射，这在过去曾阻碍我们这么做。”

该团队使用的成像方法涉及一种叫做ptychography的技术，在这种技术中，一束由电子组成的光束反复发射通过特定的物体，尽管每次的位置略有不同。

通过比较散射光束形成的不同重叠图案，该算法能够以很高的精度重建目标物体。“通过观察图案的变化，我们可以计算出产生图案的物体的形状。”

有了这些新算法，他们现在还可以纠正显微镜上所有的模糊现象——最大的模糊因素就是原子本身在摇摆。他解释称，这种运动是“原子在有限温度下发生的事情”。

该团队承认，目前他们的成像方法还是既耗时又需要计算的，但未来计算机和探测器硬件的进步有可能加快这一过程。

该研究的完整发现发表在《科学》（Science）杂志上。

译/前瞻经济学人APP资讯组

参考资料：https://www.dailymail.co.uk/sciencetech/article-9625703/Physics-Scientists-capture-highest-resolution-images-atoms.html