這張令人驚嘆的圖像是我們見(jiàn)過(guò)的原子的最高分辨率

宇宙中所有正常的物質(zhì)都是由微小的構(gòu)建塊組成的，這些構(gòu)建塊太小了，無(wú)法用肉眼看到。

但我們?nèi)祟惒粫?huì)讓我們眼睛的物理限制阻止我們尋找在我們希望看到的東西右？

您在上面看到的圖片是由物理學(xué)家陳震領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)于 2021 年制作的，陳震曾任職于康奈爾大學(xué)，現(xiàn)任職于中國(guó)科學(xué)院。這些點(diǎn)是一塊原鐠（PrScO₃），放大倍數(shù)為 1 億。

圖像邊緣看起來(lái)有點(diǎn)模糊的唯一原因不是因?yàn)榉直媛什睿且驗(yàn)樵硬煌５鼗蝿?dòng)，這會(huì)導(dǎo)致一點(diǎn)熱運(yùn)動(dòng)模糊。

然而，無(wú)論技術(shù)多么出色，這個(gè)破紀(jì)錄的分辨率都不太可能被打破。那是因?yàn)樵谶@些原子尺度上，我們能達(dá)到的分辨率是有限的，差不多就是這樣。

“這不僅僅是創(chuàng)造了一個(gè)新的記錄，”物理學(xué)家大衛(wèi)·穆勒 （David Muller） 說(shuō)康奈爾大學(xué)的科學(xué).

“它已經(jīng)達(dá)到了一個(gè)實(shí)際上將成為解決的最終限制的制度。我們現(xiàn)在基本上可以以一種非常簡(jiǎn)單的方式弄清楚原子在哪里。這為我們長(zhǎng)期以來(lái)一直想做的事情開(kāi)辟了許多新的測(cè)量可能性。

這一成就是原子成像技術(shù)巔峰之作，這種技術(shù)稱為疊層成像。

疊層成像實(shí)際上不是一種直接的成像技術(shù)，而是一種干涉.這就是從干涉圖案生成圖像的過(guò)程。電子被發(fā)射到正鐠樣品上;當(dāng)這些電子撞擊材料中的原子時(shí)，它們會(huì)反彈。

通過(guò)測(cè)量這些電子在光束移動(dòng)時(shí)的反彈模式或散射，成像系統(tǒng)可以生成電子反彈的圖像。

現(xiàn)在，因?yàn)樵捠且环N化合物，所以你在這里看到的是三種不同類型的原子。連接在一起的一對(duì)明亮斑點(diǎn)是鐠。單個(gè)明亮的斑點(diǎn)是鈧。而那些微弱的紅色斑點(diǎn)是氧氣。所有這些原子都結(jié)合在一起形成純凈、完美的水晶圖片由 Chen 和他的同事提供。

原子成像的突破對(duì)物理學(xué)和工程學(xué)具有意義和應(yīng)用，賦予了我們以高分辨率和三維方式研究原子結(jié)構(gòu)的強(qiáng)大能力。我們可以將其用于從材料科學(xué)到量子通信的方方面面。

“我們希望將其應(yīng)用于我們所做的一切，”穆勒說(shuō).“直到現(xiàn)在，我們都戴著非常糟糕的眼鏡。現(xiàn)在我們實(shí)際上有一對(duì)非常好的配對(duì)。你為什么不想摘下舊眼鏡，戴上新眼鏡，一直使用它們呢？

當(dāng)人類真正下定決心時(shí)，他們所能做的事情簡(jiǎn)直令人難以置信。

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