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电子频闪将原子变成电影明星

作者:莘效    发布时间:2019-02-06 11:12:01    

作者:科林巴拉斯来自洛杉矶的最新电影是沉默的,并以黑色和白色的粒状拍摄 - 但他们正在收到来自世界各地的好评不,这些电影最近没有重新发现哈罗德劳埃德滑稽动作的档案 - 它们是有史以来最清晰的原子运动镜头多年来,透射电子显微镜(TEM)已经能够分辨单个原子,甚至只有几分之一纳米的物体这是通过在样本中拍摄精细聚焦的电子束,并观察物体如何改变它来实现的但是,尽管TEM可以提供精确细致的标本3D图像,但第四维度 - 时间 - 的分辨率不那么令人印象深刻这些器件受到通过加热正电极产生的电子束的限制 - 这种方法释放出在几毫秒内发射的大量电子,导致运动模糊现在,帕萨迪纳加州理工学院的化学家艾哈迈德·泽维尔已经开发出一种产生更快,更短电子脉冲的方法这些可以像闪光灯一样用于显示运动中的原子,让电子显微镜捕捉更频繁的快照,并产生运动中原子的高分辨率镜头 Zewail是加速发展的过去的主人他因其在化学化学方面的工作而获得1999年诺贝尔化学奖 - 研究使用激光脉冲长达几飞秒(百万分之一秒)的化学反应他的最新作品现在又创造了另一个新领域 - 超快电子显微镜 Zewail的团队使用振荡激光在显微镜下照射阴极,紫外线脉冲长约100飞秒阴极表面具有高量子效率,这意味着当用光子轰击时它很容易释放电子它将飞秒光脉冲转换为仅几十个电子的飞秒电子脉冲这些短脉冲就像一个相机闪光灯,在非常精确的时刻创造出目标样本的清晰图像 Zewail的研究小组可以生成显示原子运动的皮秒(百万分之一秒)百万分之一的电影(见视频,顶部)结果有点像19世纪后期由Eadweard Muybridge创作的第一部小跑马电影 Zewail已经捕获的第一个“第一”是石墨片中的原子被激光脉冲加热的反应到目前为止,材料对这种力的反应只能在更大的范围内观察到通过生产成为可能 - ,但最新的机器是国内首家专注下降到亚原子尺度:第一代的新显微镜是在2005年取得(10.1073 / pnas.0502607102的国家科学院论文集,DOI)电子脉冲的能量提高66%新显微镜还包含第二个激光器,其脉冲比飞秒激光器长一千倍这相当于一组额外的镜头,可以在空间中从原子级到微米级无缝移动,从皮秒级到毫秒级 “我们将第二代设备视为通用显微镜 - 它的用途更为广泛,”Zewail说其他领先的显微镜专家表示,新设计是一项非常重要的发展英国剑桥大学的约翰·托马斯最近将其描述为将改变物理学,生物学和材料科学的“革命性”进步(托马斯对第一代设备的评论可在此处获得) “这表明,令人印象深刻的缩影实时观察如何能够揭示物质难以接近的特点,”埃莱夫塞里奥Goulielmakis,马普量子光学研究所的加兴,德国的物理学家说今年早些时候,Goulielmakis的研究小组产生了有史以来最短的光脉冲 - 长度仅为80阿秒(十亿分之一十亿分之一) - 这可以用来更进一步,捕捉原子内电子的运动期刊参考:科学(DOI:10.1126 / science.11​​64000)关于这些主题的更多信息:

 

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