我國(guó)學(xué)者研制出可觀測(cè)原子圖像的“防震”顯微鏡
新華社合肥7月3日電（記者徐海濤）對(duì)物質(zhì)進(jìn)行原子級(jí)別的觀測(cè)，是很多前沿性科研的基礎(chǔ)。近期，中科院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院陸輕鈾研究員團(tuán)隊(duì)使用新技術(shù)，在國(guó)際上首次研制出混合磁體極端條件下的原子分辨率掃描隧道顯微鏡，可在強(qiáng)震動(dòng)環(huán)境中獲取高質(zhì)量的原子分辨率圖像。
強(qiáng)磁場(chǎng)是探索科學(xué)前沿的一種極端實(shí)驗(yàn)條件，在發(fā)現(xiàn)新現(xiàn)象、催生新技術(shù)方面具有不可替代的作用，自1913年以來(lái)在高溫超導(dǎo)、量子材料、生命科學(xué)等領(lǐng)域?qū)矣兄卮蟀l(fā)現(xiàn)，已有19項(xiàng)相關(guān)成果獲得諾貝爾獎(jiǎng)。
2017年我國(guó)在合肥建成重大科技基礎(chǔ)設(shè)施“穩(wěn)態(tài)強(qiáng)磁場(chǎng)實(shí)驗(yàn)裝置”，該裝置擁有3臺(tái)場(chǎng)強(qiáng)創(chuàng)世界紀(jì)錄的水冷磁體，以及場(chǎng)強(qiáng)排名全球第二的混合磁體。但由于混合磁體運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的強(qiáng)震動(dòng)干擾，只能用其開(kāi)展宏觀尺度的觀測(cè)，難以實(shí)現(xiàn)微觀尺度的觀測(cè)。
“追蹤一個(gè)原子，要求觀測(cè)儀器極其穩(wěn)定，稍微晃動(dòng)一下，原子就會(huì)在茫茫的微觀世界中消失難覓。”陸輕鈾說(shuō)。
近期，陸輕鈾團(tuán)隊(duì)基于小尺寸的“蜘蛛馬達(dá)”，用新方法設(shè)計(jì)出一種新型原子分辨率掃描隧道顯微鏡。它采用藍(lán)寶石絕緣材料加工，外徑僅8.8毫米，可直接插入到混合磁體的孔徑中并真空密封。經(jīng)測(cè)試，他們成功地在混合磁體30特斯拉的超強(qiáng)磁場(chǎng)下，獲得了石墨的高品質(zhì)原子分辨率圖像。
以上技術(shù)方案是在真空環(huán)境下實(shí)現(xiàn)的，難以對(duì)活性生物體進(jìn)行觀測(cè)。為此，陸輕鈾團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步深入研究，又成功搭建出一套室溫大氣環(huán)境下的抗惡劣條件掃描隧道顯微鏡。經(jīng)測(cè)試，可在27.5特斯拉的混合磁體超強(qiáng)磁場(chǎng)下實(shí)現(xiàn)原子分辨率成像。
日前，國(guó)際知名學(xué)術(shù)期刊《超顯微術(shù)》和《科學(xué)儀器評(píng)論》分別發(fā)表了這兩項(xiàng)研究成果。
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