美首次获得纳米粒子内单原子三维图像
2012-12-30
光学仪器 2012年2期
关键词:方法
据美国物理学家组织网3月21日报道,美国科学家在3月22日出版的《自然》杂志上表示,他们发明了一种直接测量纳米材料原子结构的新方法,让他们首次得以看见纳米粒子内部的情况,并获得其单个原子及原子排列的三维图像。最新研究有望大大改进医学和生物学等领域广泛使用的X射线断层照相术获得图像的清晰度和质量。
加州大学洛杉矶分校物理学和天文学教授兼加州纳米系统研究所研究员苗建伟(音译)领导的团队使用一个扫描透射电子显微镜,在一个直径仅为10nm的微小金粒子上方扫射了一束狭窄的高能电子。这个金纳米粒子由成千上万个金原子组成,每个金原子的大小仅为人头发丝宽度的百万分之一,它们与通过其上的电子相互作用,产生的阴影包含有金纳米粒子内部结构的信息,这些阴影被投射到扫描镜下方的一个探测器上。
研究小组从69个不同的角度进行测量,将每个阴影产生的数据聚集在一起,形成了一个纳米粒子内部的三维结构图。使用这种名为电子断层摄影术的方法,他们能直接看到单个原子的情况以及单个原子在特定的金纳米粒子内的位置。
目前,X射线晶体照相术是让分子结构内的原子三维可视化的主要方法。然而,这一方法需要测量很多几乎完全一样的样本,然后再将得到的结果平均。苗建伟说:“一般平均需要扫描数万亿个分子,这会导致很多信息丢失。而且,自然界中的大部分物质都是结构不如晶体结构那么有序的非晶体。……
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