據美國物理學家組織網3月21日報道，美國科學家在3月22日出版的《自然》雜志上表示，他們發明了一種直接測量納米材料原子結構的新方法，讓他們首次得以看見納米粒子內部的情況，并獲得其單個原子及原子排列的三維圖像。最新研究有望大大改進醫學和生物學等領域廣泛使用的X射線斷層照相術獲得圖像的清晰度和質量。
加州大學洛杉磯分校物理學和天文學教授兼加州納米系統研究所研究員苗建偉（音譯）領導的團隊使用一個掃描透射電子顯微鏡，在一個直徑僅為10納米的微小金粒子上方掃射了一束狹窄的高能電子。這個金納米粒子由成千上萬個金原子組成，每個金原子的大小僅為人頭發絲寬度的百萬分之一，它們與通過其上的電子相互作用，產生的陰影包含有金納米粒子內部結構的信息，這些陰影被投射到掃描鏡下方的一個探測器上。
研究小組從69個不同的角度進行測量，將每個陰影產生的數據聚集在一起，形成了一個納米粒子內部的三維結構圖。使用這種名為電子斷層攝影術的方法，他們能直接看到單個原子的情況以及單個原子在特定的金納米粒子內的位置。
目前，X射線晶體照相術是讓分子結構內的原子三維可視化的主要方法。然而，這一方法需要測量很多幾乎完全一樣的樣本，然后再將得到的結果平均。苗建偉說：“一般平均需要掃描數萬億個分子，這會導致很多信息丟失。而且，自然界中的大部分物質都是結構不如晶體結構那么有序的非晶體。”他表示：“現有技術主要針對晶體結構，目前還沒有直接觀察非晶體結構內部原子的三維情況的技術。探索非晶體材料的內部情況非常重要，因為結構上一點小小的變化都會大大改變材料的電學屬性。例如，半導體內部隱藏的瑕疵會影響其性能，而新方法會讓這些瑕疵無所遁形。”
苗建偉和他的同事已經證明，他們能為一個并非完美的晶體結構（比如金納米粒子）攝像，晶體可小至0.24納米，一個金原子的平均大小為0.28納米。實驗中的金納米粒子由幾個不同的晶粒組成，每個晶粒形成一塊拼圖，其中的原子采用些許不同的模式排列。納米結構具有隱藏的晶體斷片和邊界，同由單一晶體結構組成的物質不同，新方法首次在三維層面實現了納米粒子的內部可視化。
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