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美開發(fā)可揭示納米晶體原子結(jié)構(gòu)新方法
美國研究人員開發(fā)出一種可克服衍射極限的新方法，能以不到1埃米（1埃米為1厘米的一億分之一）的分辨率展現(xiàn)出一個單一晶體的原子結(jié)構(gòu)。該項研究成果發(fā)表在2月份的《自然?物理學》雜志上。 量子點的光電特性基于它們的電子結(jié)構(gòu)，盡管科學家已能計算出電子的結(jié)構(gòu)，但還需知道原子的位置才能對它們的光電特性進行精確計算。而位置信息的獲取對于像量子點這樣的納米晶體還是一個挑戰(zhàn)。要繪制出某種單一晶體的原子的方位就需要靠衍射圖樣提供線索，由于量子點太小，由它單獨提供的線索就顯得遠遠不夠。 通過將圖像及取自相同電子顯微鏡下的衍射圖樣這兩種信息資源結(jié)合，美國伊利諾伊大學研究人員終于成功地實現(xiàn)了從未達到過的次埃米（sub-angstrom）級的結(jié)構(gòu)分辨率。論文通訊作者，該校材料科學與工程系教授左建民（音譯）稱，研究證明，對于硫化鎘納米晶體來說，圖像分辨率的此種改善可使其原子結(jié)構(gòu)的測定得以實現(xiàn)。 來自電子顯微鏡的圖像可分辨出納米晶體中的個別原子，但是這些原子很快就遭受到輻射損傷，從而限制了觀測時間。X射線衍射圖樣可用來測定大晶體的結(jié)構(gòu)，但由于納米晶體太小而且無法實現(xiàn)良好的衍射，這種方法也無法很好的用于納米晶體的測定。 為達到次埃米級的分辨率，左教授和同事開發(fā)出一種迭代算法，以處理和混合取自同一部穿透式電子顯微鏡的低分辨率圖像的形態(tài)信息和高分辨率衍射圖樣的結(jié)構(gòu)信息。 左教授表示，低分辨率圖像通過提供中央光束中所缺失的信息而提供了起始點，同時也為衍射圖樣的排列提供了必要的標記，這樣利用相位迭代算法就可重構(gòu)圖像。 為了證實此項技術(shù)，研究人員對硫化鎘量子點進行了重新觀測。硫化鎘量子點在太陽能轉(zhuǎn)化及醫(yī)學成像中具有潛在的應用價值。之所以選擇硫化鎘，是基于其根據(jù)大小可變的光電特性及原子結(jié)構(gòu)在這些特性上的重要性。研究人員發(fā)現(xiàn)，利用迭代算法，鎘與硫原子柱（atomiccolumns）之間的最小間隔為0.84埃米。 左教授表示，因為低分辨率圖像能由不同來源取得，因此該技術(shù)具有通用性，可用于像界面與局部缺陷的非周期性結(jié)構(gòu)，也為單一納米粒子的三維結(jié)構(gòu)成像打下了基礎。【美開發(fā)可揭示納米晶體原子結(jié)構(gòu)新方法】相關(guān)文章：
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