据美国《大众科学》月刊网站6月7日报道，一群物理学家离科学家眼中的物体能被放大的极限又近了一步。该团队此前就保持着用显微镜实现的最高分辨率的世界纪录。他们发表在美国《科学》周刊上的论文进一步缩小了离极限的距离。
论文作者之一、美国康奈尔大学物理学家戴维·马勒说：“这是人类历史上分辨率最高的成像方式。”
报道称，为不断接近显微镜分辨率的极限，康奈尔大学的物理学家选择了一条鲜有人走的道路：他们彻底弃用镜片，转而向一个物体发射电子，然后观察它们如何散射。
报道还称，这些电子飞行时，上述物体的原子会使轰击电子偏离轨道，让它们在物体远端弯曲形成一个图像。通过从多个位置向一个物体发射电子，可以拍下大量图像。借助现代计算机，可以将这些图像拼接在一起、重构该物体的微观图像。
这种做法被称为叠层衍射成像技术。上述论文的另一名作者、美国阿尔贡国家实验室的物理学家江屹（音）说，半个世纪以来，科学家一直从理论角度谈论电子叠层衍射成像，但直到最近5年，这种技术才真正具备可行性。
一方面，科学家过去手里没有能精确定位足够多电子的落点的探测器。另一方面，电子特别容易被胡乱地抛向各个方向，甚至在单个原子的作用下就会发生这种情况。即使借助现代计算机也很难厘清电子散射路径。因此，当涉及分辨率纪录时，像差校正器遥遥领先于叠层衍射成像技术。
但康奈尔大学团队认为，人类有望实现电子叠层衍射成像技术。到21世纪10年代中期，他们已研发出最先进的电子探测器。为此，他们借鉴了X射线科学家的算法。他们还通过调低电子束强度和尽可能锉薄物体来简化这个问题。
2018年，这种做法奏效了。康奈尔大学团队击败像差校正器，实现了有史以来最高的显微镜分辨率，并创造了一项吉尼斯世界纪录。
当然，这不是一种完全可靠的方法。马勒说：“我们所能做的就是，使用只有一两个原子厚的材料。”
但该团队想知道能否进一步提高分辨率。他们有能做到这一点的设备，但需要用计算机来厘清电子烦人的散射路径。归根结底，他们需要奋力解决一个80年来一直没有得到解决的物理学问题。
报道称，康奈尔大学团队花了3年时间来修改算法。
结果呢？他们打破了自己保持的世界纪录，新实现的分辨率是原来的两倍。
未参与撰写这篇论文的阿尔贡国家实验室计算科学家马修·约瑟夫·切鲁卡拉说：“这篇论文是一项里程碑。它展示了先进算法和计算在突破和超越显微镜物理局限方面的威力。”
来源：参考消息网
联系客服
