这张令人惊叹的图像是我们所见过的最高分辨率的原子
宇宙中所有正常物质都是由极小的构造块构成的,这些构造块太小而无法用肉眼看见。
但我们人类不会让眼睛的物理限制阻止我们看在我们想看到的事情, 正确的?
上面看到的图像是由物理学家陈震领导的团队于 2021 年拍摄的,陈震曾就职于康奈尔大学,现就职于中国科学院。这些点是晶格中的原子 镨钪酸盐 镨钪3),放大倍数为1亿倍。
图像边缘看起来有点模糊的唯一原因不是因为分辨率差,而是因为原子不停地抖动,导致了一点热运动模糊。
但无论技术有多先进,这一破纪录的分辨率不太可能被打破。这是因为我们在原子尺度上所能达到的分辨率是有限的,而这基本就是极限。
“这不仅仅是创造了一项新纪录,”物理学家戴维·穆勒说康奈尔大学,他的团队的研究成果发表在科学。
“它已经达到了分辨率的极限。我们现在基本上可以非常轻松地找出原子的位置。这为我们长期以来一直想做的事情开辟了许多新的测量可能性。”
这一成果是原子成像技术的巅峰之作,该技术被称为叠层成像技术。
Ptychography 实际上并不是一种直接成像技术,而是一种干涉测量法。这就是通过干涉图案生成图像的过程。电子被发射到镨正钪酸盐样品上;当这些电子撞击材料中的原子时,它们被弹开。
通过测量电子束移动时的反弹模式或散射,成像系统可以生成电子反弹的图像。
现在,由于镨钪酸盐是一种化合物,所以你在这里看到的是三种不同的原子。成对的亮斑连接在一起的是镨。单个亮斑是钪。而微弱的红色斑点是氧。所有这些原子结合在一起形成纯净完美的水晶由陈和他的同事拍摄。
原子成像技术的突破对物理学和工程学有着深远的影响和应用,它赋予我们研究高分辨率和三维原子结构的强大能力。我们可以将其应用于从材料科学到量子通信等各个领域。
“我们希望将其应用到我们所做的每一件事中。”穆勒说。“到目前为止,我们都戴着非常糟糕的眼镜。而现在我们实际上有一副非常好的眼镜。为什么你不想摘下旧眼镜,戴上新眼镜,并一直使用它们呢?”
当人类真正专心致志时,他们能做的事情真是令人难以置信。
你可以在以下链接找到该团队的完整论文科学。