美国app家近日制造出了第一台四维电子显微镜，能够用来观察原子尺度物质结构和形状在极短时间内所发生的变化。app家用它拍摄了金和石墨原子的活动。相关论文发表在11月21日的《app》（Science）杂志上。

 

该项研究由1999年诺贝尔明升手机奖得主加州理工学院教授Ahmed Zewail领导完成。Zewail表示，给运动中的分子“拍照”为我们提供了时间维度信息，但无法了解空间维度相关信息。

 

用电子显微镜app家可以得到分辨率十亿分之一米以上的物体三维静态结构，由于电子速度越快，其波长越小，所以一般都会把电子加速到极高速度。但光有电子是无法同时在空间和时间尺度上观测原子行为的。app家必须小心地控制电子，以使其在特定的时间间隔到达样本。Zewail和同事通过精确地控制电子，成功地在高分辨率电子显微方法中引入了第四维——时间。

 

Zewail和同事用他们发明的“摄影术”观测了超薄金箔和石墨层的原子行为。石墨由许多碳原子层组成，在飞秒时间级中，这些原子会进行独特而一致的运动。但是研究人员发现在稍微长一些的时间级——皮秒中，石墨纳米层（nanosheets）能发出声波，研究得到的四维影像展现了这一过程。

 

研究小组关于此项进展的第二篇论文发表在《纳米快报》(Nano Letters)上，Zewail和同事在这篇论文中描述了纳米厚度石墨层在更长时间——长达千分之一秒——中是如何变化的。

 

Zewail表示：“这一全新的四维观测技术可以非常直观、清晰易懂地表现引发物质结构、形态、纳米运动现象的原子级别的变化。”Zewail与加州理工生物学副教授Grant Jensen目前正在合作，试图将这一观测手段引入细胞内生物成像领域。

 

剑桥大学著名电子显微术专家John Thomas说：“这一发明及其应用是如此具有革命性意义，从此无数物理和生物app的探索将得以开展。”

 

加州理工明升手机与明升手机工程学院院长David Tirrell说：“这一技术生成的系列图像是非凡的，不仅提供了前所未有的观察分子和材料行为的手段，还使得从时间和空间尺度上直接观察复杂的结构变化成为可能，这一成果将使我们找到理解分子和材料的根本性的新方法。”

 

加州理工学院教务长Edward M. Stolper表示：“观测手段的提高对多个app和技术领域的进展都有重要意义，Ahmed的这一开创性工作将领导新的app和技术前沿。”（明升手机版(明升中国) 徐青/编译）

 

（《app》(Science)，Vol. 322. no. 5905, pp. 1227 – 1231，Brett Barwick，Ahmed H. Zewail）

 

（《纳米快报》(Nano Letters)，8 (11), pp 3557–3562，Oh-Hoon Kwon，Ahmed H. Zewail）