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掃描透射電子顯微鏡助力科研人員觀測原子內部電場

2017-06-09

  日本東京大學柴田直哉準教授領導的研究小組,利用目前最先進的掃描透射電子顯微鏡和多分區檢測器,首次成功觀測到金原子內部電場的分布情況——該電場分布在原子核與電子云之間不到0.1納米的區域內。最新成果對觀察原子內部精密結構極為重要,使未來直接觀察原子間如何結合成為可能。
  掃描透射電子顯微鏡電子探針的大小決定對影像的分辨能力,目前最先進鏡片技術的影像分辨力可達0.05納米以下。電子探針可以檢測出由原子產生的散射信號,因此可實現原子可視化。盡管到目前為止,電子顯微鏡可觀測到原子,但直接觀察原子內部結構卻極為困難。
  研究小組使用分辨能力達0.05納米以下的掃描透射電子顯微鏡和他們開發的多分區檢測器,對一個金原子內部進行觀測,結果發現,在帶正電荷的原子核與帶負電荷的電子云之間電場的影響下,電子束的行進角度和位置發生了變化,從而直接觀察到了原子內部的電場分布,成功捕捉到了原子內部電場從原子核向電子云方向涌動的情形。
  目前,電子顯微鏡廣泛應用于物理化學、電子信息工程學、材料科學、生命科學等尖端基礎研究領域;也在半導體設備、醫療、信息通信、能源等產業“大顯身手”。提高電子顯微鏡的性能,對納米技術研究尤為重要。該研究小組的下一步計劃是,挑戰直接觀察原子間如何聯系結合這一難題。
該成果發表在近日出版的《自然·通訊》網絡版上。
 

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