美國(guó)研究人員開(kāi)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(gè)單一晶體的原子結(jié)構(gòu)。該項(xiàng)研究成果發(fā)表在2月份的《自然?物理學(xué)》雜志上。

　　量子點(diǎn)的光電特性基于它們的電子結(jié)構(gòu)，盡管科學(xué)家已能計(jì)算出電子的結(jié)構(gòu)，但還需知道原子的位置才能對(duì)它們的光電特性進(jìn)行精確計(jì)算。而位置信息的獲取對(duì)于像量子點(diǎn)這樣的納米晶體還是一個(gè)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(xiàn)索，由于量子點(diǎn)太小，由它單獨(dú)提供的線(xiàn)索就顯得遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。

　　通過(guò)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(guó)伊利諾伊大學(xué)研究人員終于成功地實(shí)現(xiàn)了從未達(dá)到過(guò)的次埃米(sub-angstrom)級(jí)的結(jié)構(gòu)分辨率。論文通訊作者，該校材料科學(xué)與工程系教授左建民(音譯)稱(chēng)，研究證明，對(duì)于硫化鎘納米晶體來(lái)說(shuō)，圖像分辨率的此種改善可使其原子結(jié)構(gòu)的測(cè)定得以實(shí)現(xiàn)。

　　來(lái)自電子顯微鏡的圖像可分辨出納米晶體中的個(gè)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(cè)時(shí)間。X射線(xiàn)衍射圖樣可用來(lái)測(cè)定大晶體的結(jié)構(gòu)，但由于納米晶體太小而且無(wú)法實(shí)現(xiàn)良好的衍射，這種方法也無(wú)法很好的用于納米晶體的測(cè)定。

　　為達(dá)到次埃米級(jí)的分辨率，左教授和同事開(kāi)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(guò)提供中央光束中所缺失的信息而提供了起始點(diǎn)，同時(shí)也為衍射圖樣的排列提供了必要的標(biāo)記，這樣利用相位迭代算法就可重構(gòu)圖像。

　　為了證實(shí)此項(xiàng)技術(shù)，研究人員對(duì)硫化鎘量子點(diǎn)進(jìn)行了重新觀測(cè)。硫化鎘量子點(diǎn)在太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化及醫(yī)學(xué)成像中具有潛在的應(yīng)用價(jià)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?yàn)榈头直媛蕡D像能由不同來(lái)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(chǔ)。