電子顯微鏡用新算法可以看到新的“隱藏世界”！
【概要描述】康乃爾大學(xué)工程師團隊開發(fā)了一種新技術(shù)，強大到將當(dāng)今先進電子顯微鏡的分辨率再提高2倍，可在三個維度下直接觀察單個原子并得到清晰圖像，模糊的原因僅來自原子自身運動。該技術(shù)對于成像半導(dǎo)體、催化劑等材料連接邊界處的原子將特別有用?！ ∮秒娮语@微技術(shù)重建了原鈧酸鐠（PrScO3）晶體，放大了1億倍?！ ‖F(xiàn)在已經(jīng)有越來越多的智能手機或望遠(yuǎn)鏡都配備有高分辨率相機，可以放大到甚至讓你看見月球的表面，然而這些都無法與康乃爾大學(xué)工程學(xué)教授DavidMuller團隊所研發(fā)的電子顯微鏡像素陣列探測器（EMPAD）相提并論?！ ?018年的時候，團隊制造了這款高性能顯微鏡EMPAD并結(jié)合ptychography算法，直接讓電子顯微鏡的分辨率提高3倍拿下金氏世界紀(jì)錄，可測量至0.039納米。當(dāng)時的研究人員之一SolGruner開玩笑說，他總以為要在5分鐘內(nèi)吃掉40個漢堡、或是靠一只腳連續(xù)站立幾天才能進入金氏世界紀(jì)錄，沒想到是借著看到幾個原子拿到了入場門票。?? 物理學(xué)教授左索爾·格倫納（SolGruner）和應(yīng)用工程物理教授和工程物理教授大衛(wèi)·穆勒（DavidMuller） 現(xiàn)在，該團隊結(jié)合一種更復(fù)雜的3D重建算法并掃描PrScO3（praseodymiumorthoscandate）晶體，將電子顯微鏡分辨率的世界紀(jì)錄再提高2倍，精度高到可以看見單個原子和分子中的化學(xué)鍵，造成模糊的原因只剩下原子晶格自身熱振動?！ ∵^去任何嘗試對單個原子進行成像的實驗多半拿出的是模糊圖像，就像戴著一副不合度數(shù)的眼鏡看世界，但現(xiàn)在團隊技術(shù)已然準(zhǔn)確到可在三個維度上定位單個原子，還能檢測樣品中的雜質(zhì)，以及對它們及其振動進行成像。對于行業(yè)來說，這在評估用于量子計算機的半導(dǎo)體，催化劑和敏感的量子材料的質(zhì)量時特別有用?！ 〈送?，當(dāng)年團隊只能成像僅幾個原子厚的極薄材料樣品，但新技術(shù)可成像更厚材料樣品（雖然再厚下去的話還是會失敗，因電子以無解的方式散射），除了對半導(dǎo)體、催化劑等材料連接邊界處的原子成像有所幫助外，也能改善當(dāng)今醫(yī)學(xué)成像，拍出更清晰的較厚生物組織、大腦突觸連接等?！ ‰m然要得到這種高精度圖像的過程依然相當(dāng)耗時，但可以使用功能更強大的電腦并結(jié)合新的計算方法來提高效率。
康乃爾大學(xué)工程師團隊開發(fā)了一種新技術(shù)，強大到將當(dāng)今先進電子顯微鏡的分辨率再提高2 倍，可在三個維度下直接觀察單個原子并得到清晰圖像，模糊的原因僅來自原子自身運動。 該技術(shù)對于成像半導(dǎo)體、催化劑等材料連接邊界處的原子將特別有用。
用電子顯微技術(shù)重建了原鈧酸鐠（PrScO3）晶體，放大了1億倍。
現(xiàn)在已經(jīng)有越來越多的智能手機或望遠(yuǎn)鏡都配備有高分辨率相機，可以放大到甚至讓你看見月球的表面，然而這些都無法與康乃爾大學(xué)工程學(xué)教授David Muller團隊所研發(fā)的電子顯微鏡像素陣列探測器（EMPAD）相提并論。
2018年的時候，團隊制造了這款高性能顯微鏡EMPAD并結(jié)合ptychography算法，直接讓電子顯微鏡的分辨率提高3倍拿下金氏世界紀(jì)錄，可測量至0.039納米。 當(dāng)時的研究人員之一Sol Gruner開玩笑說，他總以為要在5分鐘內(nèi)吃掉40個漢堡、或是靠一只腳連續(xù)站立幾天才能進入金氏世界紀(jì)錄，沒想到是借著看到幾個原子拿到了入場門票。
物理學(xué)教授左索爾·格倫納（Sol Gruner）和應(yīng)用工程物理教授和工程物理教授大衛(wèi)·穆勒（David Muller）
現(xiàn)在，該團隊結(jié)合一種更復(fù)雜的3D重建算法并掃描PrScO3（praseodymium orthoscandate）晶體，將電子顯微鏡分辨率的世界紀(jì)錄再提高2倍，精度高到可以看見單個原子和分子中的化學(xué)鍵，造成模糊的原因只剩下原子晶格自身熱振動。
過去任何嘗試對單個原子進行成像的實驗多半拿出的是模糊圖像，就像戴著一副不合度數(shù)的眼鏡看世界，但現(xiàn)在團隊技術(shù)已然準(zhǔn)確到可在三個維度上定位單個原子，還能檢測樣品中的雜質(zhì)，以及對它們及其振動進行成像。 對于行業(yè)來說，這在評估用于量子計算機的半導(dǎo)體，催化劑和敏感的量子材料的質(zhì)量時特別有用。
此外，當(dāng)年團隊只能成像僅幾個原子厚的極薄材料樣品，但新技術(shù)可成像更厚材料樣品（雖然再厚下去的話還是會失敗，因電子以無解的方式散射），除了對半導(dǎo)體、催化劑等材料連接邊界處的原子成像有所幫助外，也能改善當(dāng)今醫(yī)學(xué)成像，拍出更清晰的較厚生物組織、大腦突觸連接等。
雖然要得到這種高精度圖像的過程依然相當(dāng)耗時，但可以使用功能更強大的電腦并結(jié)合新的計算方法來提高效率。
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