这张令人惊叹的图像是我们见过的原子的最高分辨率

宇宙中所有正常的物质都是由微小的构建块组成的,这些构建块太小了,无法用肉眼看到。

但我们人类不会让我们眼睛的物理限制阻止我们寻找我们希望看到的东西右?

您在上面看到的图片是由物理学家陈震领导的团队于 2021 年制作的,陈震曾任职于康奈尔大学,现任职于中国科学院。这些点是一块原镨(PrScO3),放大倍数为 1 亿。

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晃动,这会导致一点热运动模糊。

然而,无论技术多么出色,这个破纪录的分辨率都不太可能被打破。那是因为在这些原子尺度上,我们能达到的分辨率是有限的,差不多就是这样。

“这不仅仅是创造了一个新的记录,”物理学家大卫·穆勒 (David Muller) 说康奈尔大学的科学.

“它已经达到了一个实际上将成为解决的最终限制的制度。我们现在基本上可以以一种非常简单的方式弄清楚原子在哪里。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。

这一成就是原子成像技术巅峰之作,这种技术称为叠层成像。

叠层成像实际上不是一种直接的成像技术,而是一种干涉.这就是从干涉图案生成图像的过程。电子被发射到正镨样品上;当这些电子撞击材料中的原子时,它们会反弹。

通过测量这些电子在光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。

使用 ptychograpy 成像的 Praseodymium orthoscandate。(康奈尔大学)

现在,因为原镨是一种化合物,所以你在这里看到的是三种不同类型的原子。连接在一起的一对明亮斑点是镨。单个明亮的斑点是钪。而那些微弱的红色斑点是氧气。所有这些原子都结合在一起形成纯净、完美的水晶图片由 Chen 和他的同事提供。

原子成像的突破对物理学和工程学具有意义和应用,赋予了我们以高分辨率和三维方式研究原子结构的强大能力。我们可以将其用于从材料科学到量子通信的方方面面。

“我们希望将其应用于我们所做的一切,”穆勒说.“直到现在,我们都戴着非常糟糕的眼镜。现在我们实际上有一对非常好的配对。你为什么不想摘下旧眼镜,戴上新眼镜,一直使用它们呢?

当人类真正下定决心时,他们所能做的事情简直令人难以置信。

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