分辨率最高的顯微鏡問世
【美國《大眾科學》月刊網站 6 月7 日報道】題∶這可能是我們能得到的分辨率最高的顯微鏡(記者 拉胡爾·拉奧)
一群物理學家離科學家眼中的物體能被放大的極限又近了一步。該團隊此前就保持著用顯微鏡實現的最高分辨率的世界紀錄。他們發表在美國《科學》周刊上的論文進一步縮小了離極限的距離。
論文作者之一、美國康奈爾大學物理學家戴維·馬勒說∶"這是人類歷史上分辨率最高的成像方式。"為不斷接近顯微鏡分辨率的極限，康奈爾大學的物理學家選擇了一條鮮有人走的道路∶他們徹底棄用鏡片，轉而向一個物體發射電子，然后觀察它們如何散射。
這些電子飛行時，上述物體的原子會使轟擊電子偏離軌道，讓它們在物體遠端彎曲形成一個圖像。通過從多個位置向一個物體發射電子，可以拍下大量圖像。借助現代計算機，可以將這些圖像拼接在一起、重構該物體的微觀圖像。
這種做法被稱為疊層衍射成像技術。上述論文的另一名作者、美國阿爾貢國家實驗室的物理學家江屹說，半個世紀以來，科學家一直從理論角度談論電子疊層衍射成像，但直到最近 5年，這種技術才真正具備可行性。
一方面，科學家過去手里沒有能精確定位足夠多電子的落點的探測器。另一方面，電子特別容易被胡亂地拋向各個方向，甚至在單個原子的作用下就會發生這種情況。即使借助現代計算機也很難厘清電子散射路徑。因此，當涉及分辨率紀錄時，像差校正器遙遙領先于疊層衍射成像技術。
但康奈爾大學團隊認為，人類有望實現電子疊層衍射成像技術。到21世紀10年代中期，他們已研發出最先進的電子探測器。為此，他們借鑒了X射線科學家的算法。他們還通過調低電子束強度和盡可能銼薄物體來簡化這個問題。
2018 年，這種做法奏效了?？的螤柎髮W團隊擊敗像差校正器，實現了有史以來最高的顯微鏡分辨率，并創造了一項吉尼斯世界紀錄。
當然，這不是一種完全可靠的方法。馬勒說∶"我們所能做的就是，使用只有一兩個原子厚的材料。"
但該團隊想知道能否進一步提高分辨率。他們有能做到這一點的設備，但需要用計算機來厘清電子煩人的散射路徑。歸根結底，他們需要奮力解決一個 80年來一直沒有得到解決的物理學問題。
康奈爾大學團隊花了3 年時間來修改算法。結果呢?他們打破了自已保持的世界紀錄，新實現的分辨率是原來的兩倍。
未參與撰寫這篇論文的阿爾貢國家實驗室計算科學家馬修·約瑟夫·切魯卡拉說∶"這篇論交是一項里程碑。它展示了先進算法和計算在突破和超越顯微鏡物理局限方面的威力。"
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