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加利福尼亞大學(xué)開發(fā)出新型X光顯微鏡

   2025-03-17 中國教育裝備采購網(wǎng)778

    據(jù)美國物理學(xué)家組織網(wǎng)近日?qǐng)?bào)道,美國加利福尼亞大學(xué)圣地亞哥分校物理學(xué)家開發(fā)出一種新型X光顯微鏡,不僅能透視材料內(nèi)部結(jié)構(gòu),而且洞察之細(xì)微達(dá)到了納米水平。該顯微鏡有助于開發(fā)更小的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備,探測(cè)物質(zhì)化學(xué)成分,拍攝生物組織結(jié)構(gòu)等。研究論文發(fā)表在《美國國家科學(xué)院院刊》上。

    X光納米顯微鏡不是通過透鏡成像,而是靠強(qiáng)大的算法程序計(jì)算成像?!斑@種數(shù)學(xué)運(yùn)算方法相當(dāng)復(fù)雜,其原理有點(diǎn)像哈勃太空望遠(yuǎn)鏡,就是讓最初看到的模糊圖像變得清晰鮮明?!鳖I(lǐng)導(dǎo)該研究的加州大學(xué)圣地亞哥分校副教授奧里格·夏佩克解釋說,X光探測(cè)到物質(zhì)的納米結(jié)構(gòu)后,會(huì)生成衍射圖案,計(jì)算機(jī)按照運(yùn)算法則將這種衍射圖案轉(zhuǎn)化為可辨認(rèn)的精細(xì)圖像。

    為了測(cè)試顯微鏡透視物體的能力和分辨率,研究小組用釓和鐵元素制作了一種層狀膜。目前信息技術(shù)行業(yè)多用這種膜來開發(fā)高容高速、更微小的內(nèi)存設(shè)備和磁盤驅(qū)動(dòng)器。

    “這兩種都是磁性材料,如果結(jié)合成一體,就會(huì)自然地形成納米磁疇?!毕呐蹇苏f,在顯微鏡下面,能看到它們形成的磁條紋。層狀的釓鐵膜看起來就像一塊千層酥,層層褶皺形成了一系列的磁疇,就好像一圈圈指紋的凸起。

    “這還是第一次能在納米尺度觀察到磁疇,而且不需要任何透鏡?!毕呐蹇私忉屨f,這對(duì)開發(fā)更小的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備非常關(guān)鍵,磁比特可以做得更小,也就是說讓磁紋變得更細(xì),從而開發(fā)出磁疇更小的材料,就能在更小的空間里儲(chǔ)存更多數(shù)據(jù)。

    “在目前的磁盤表面上,1個(gè)磁比特約15納米大小。我們的顯微鏡能直接拍攝到比特位,這對(duì)拓展未來的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)能力打開了新空間。”論文合著者、該校電學(xué)與計(jì)算機(jī)工程教授、磁記錄研究中心的埃里克·富勒頓說。

    此外,該顯微鏡還能用于其他領(lǐng)域。通過調(diào)節(jié)X光的能量,還能用它來觀察材料內(nèi)部有哪些元素,這在化學(xué)上是非常重要的。在生物學(xué)領(lǐng)域,用X光給病毒、細(xì)胞及各種不同的組織拍照,要比用可見光拍出來的效果好得多。

    夏佩克說,在計(jì)算機(jī)工程領(lǐng)域,我們希望能以可控的方式造出新型磁性材料和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備;在生物和化學(xué)領(lǐng)域,能在納米水平操控物質(zhì)。要達(dá)到這些目標(biāo)要求,必須從納米水平理解材料的性質(zhì),而X光顯微技術(shù)讓人們真正在納米水平看到了物質(zhì)內(nèi)部。

 
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