科学家观测到纳米粒子的微观世界

文章作者:lili | 2017-02-14
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在宏观的世界里我们欣赏多姿多彩是世界,抬头仰望星空,观测遥远的外太空。而在微观的世界中,我们需要借助显微镜,最近科学家通过实验第一次“观看”到了纳米粒子中的两万多个单原子位置,这个粒子大小为8.4纳米。而这个纳米粒子是铁-铂纳米。这对于以后我们了解更多微观世界景象是有帮助的。

科学家首次观测到纳米粒子中23000个原子精确位置

科学家对一个铁铂纳米粒子扫描分析,首次观察到23000个原子的精确位置。

 据美国生活科学网站报道,目前,科学家首次观测到一个纳米粒子中23000个原子的精确位置,这个纳米粒子非常小,足以放置在一个细胞壁中,直径仅为8.4纳米。

研究小组是由劳伦斯伯克利国家实验室彼得-埃尔奎斯(Peter Ercius)和加州大学洛杉矶分校苗建伟等人组成,他们使用电子扫描显微镜检测一个由铁和铂构成的粒子,其直径仅8.4纳米,该研究报告发表在近期出版的《自然》杂志上。

德国杜伊斯堡-埃森大学物理学家迈克尔-法尔勒(Michael Farle)说:“为什么人们都非常关注每个原子的位置呢?改变铁铂纳米粒子中个别铁和铂原子的相对位置,就会显著改变该粒子的属性,例如:它对于磁场的反应。”

使用电子扫描显微镜,一个电子束将穿过物体表面形成图像,这将使研究人员观测到晶体和蛋白质分子等材料微小细节,这是一种非常强大的技术,可用于呈现晶体结构,但它们必须是完美的晶体。

通常当这种电子扫描显微镜用于观察晶体或者其它较大分子时,电子以束状轰击样本,并在样本表面散射,而不是像机关枪连续发射子弹。当它们反弹这些原子,电子将轰击一个探测器,使研究人员能够观测到电子着陆的晶体或者分子的原子排列。

铁铂纳米粒子是一种不规则晶体,但是普通的扫描方法无法进行观察,因为它的原子排列非常独特,并且排列非常不规则。因此研究人员必须发现一个新的方法,使用电子扫描显微镜能够观察到从不同侧面的铁-铂纳米粒子样本结构。

为了实现这一目标,他们改变了之前准备好的样本,实验中他们将样本放置在一个特殊的底座,能够让这个底座旋转,从而使铁铂粒子倾斜,在每次电子束扫描拍摄之后样本倾斜方向发生轻微变化。其它方面,研究人员则按照常规方法完成整个操作程序。

这一简单的变化产生显著的效果——不同方向产生不同散射类型图像,探测器对不同散射类型图像进行分析,获得了该纳米样本中6569个铁原子和16627个铂原子的精确位置。这一过程与不同角度拍摄物体3D模型的过程颇为相似,法尔勒指出,实验结果显示原子位置的精确度可达到一个原子直径的十分之一。

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