顯微鏡下原子內部電場現形 未來或可直接觀察原子結合過程

[導讀] 日本東(dong) 京大學柴田直哉準教授領導的研究小組，利用目前先進的掃描透射電子顯微鏡(STEM)和多分區檢測器，成功觀測到金原子內(nei) 部電場的分布情況——該電場分布在原子核與(yu) 電子雲(yun) 之間不到0.1納米的區域內(nei) 。成果對觀察原子內(nei) 部精密結構極為(wei) 重要，使未來直接觀察原子間如何結合成為(wei) 可能。

　　日本東(dong) 京大學柴田直哉準教授領導的研究小組，利用目前先進的掃描透射電子顯微鏡(STEM)和多分區檢測器，成功觀測到金原子內(nei) 部電場的分布情況——該電場分布在原子核與(yu) 電子雲(yun) 之間不到0.1納米的區域內(nei) 。成果對觀察原子內(nei) 部精密結構極為(wei) 重要，使未來直接觀察原子間如何結合成為(wei) 可能。

　　掃描透射電子顯微鏡電子探針的大小決(jue) 定對影像的分辨能力，目前先進鏡片技術的影像分辨力可達0.05納米以下。電子探針可以檢測出由原子產(chan) 生的散射信號，因此可實現原子可視化。盡管到目前為(wei) 止，電子顯微鏡可觀測到原子，但直接觀察原子內(nei) 部結構(原子核及電子雲(yun) )卻極為(wei) 困難。

　　研究小組使用分辨能力達0.05納米以下的掃描透射電子顯微鏡和他們(men) 開發的多分區檢測器，對一個(ge) 金原子內(nei) 部進行觀測，結果發現，在帶正電荷的原子核與(yu) 帶負電荷的電子雲(yun) 之間電場的影響下，電子束的行進角度和位置發生了變化，從(cong) 而直接觀察到了原子內(nei) 部的電場分布，成功捕捉到了原子內(nei) 部電場從(cong) 原子核向電子雲(yun) 方向湧動的情形。

　　目前，電子顯微鏡廣泛應用於(yu) 物理化學、電子信息工程學、材料科學、生命科學等基礎研究領域;也在半導體(ti) 設備、醫療、信息通信、能源等產(chan) 業(ye) “大顯身手”。提高電子顯微鏡的性能，對納米技術研究尤為(wei) 重要。該研究小組的下一步計劃是，挑戰直接觀察原子間如何結合這一難題。

　　該成果發表在近日出版的《自然·通訊》網絡版上。