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会感冒:电子显微镜的未来

2019年11月5日
由:杰西卡·斯卡利

研究人员利用电子显微镜从复合纳米材料单一蛋白质产生的一切的原子尺度的高分辨率图像。提供了宝贵的资料上的纹理,化学,以及这些材料的结构的技术。研究在过去的几十年专注于实现更高的分辨率:在逐渐变细的水平有了更高的灵敏度和对比度能影像资料。但什么是电子显微镜的未来何去何从?

安德鲁未成年人
安德鲁次要(分子铸造的提供)

安德鲁未成年人 是国家电子显微镜中心在伯克利实验室的分子铸造工厂主管。还未成年的是材料科学部的成员,并在澳门葡京投注网站(备用网站)材料科学与工程系的教授,曾合作撰写了190种出版物和获得了无数的奖项和荣誉,他的工作。未成年人的研究小组侧重于使用电子显微镜的结构和材料研究纳米尺度现象的新方法。

Q值。是电子显微镜的将来对实现更大的分辨率或改进技术的另一面?

一。在历史上,是事情解决大多数人有兴趣的推动,而这发生在过去的30到40年有很大的影响。电子显微镜现在可以达到半埃的分辨率。这是一个氢原子的宽度的一半,并且是氢原子是最小的原子存在。有没有什么好看的不止于此。所以目前的空间分辨率并不是大多数应用提出了巨大的驱动程序了。

然而,重要的提醒是,这个伟大的分辨率实在是唯一可用的接近室温。很多我们感兴趣的是在室温下学习也没有了,如果你去非常低的温度或非常高的温度也有在实现这些类型的分辨率的大问题。这就是我的感觉,工作人员最具影响力的技术改进将来自延伸的室温等环境的决议,我们知道和喜爱。

Q值。什么会高分辨电子显微镜在较低温度下实现?

一。它将使一个是找的材料更好的图像是在那个电子束敏感。还有一个事实,即电子非常强烈的相互作用与物质,而且还意味着他们损坏很容易物质之间这种固有的权衡。金属或陶瓷可以承受很多电子,我们称之为电子的高剂量的实验。你可以得到你可以发送非常清晰的图像,因为通过大量的电子和真正提高信噪比的。在生物群落,或甚至与像聚合物的软质材料,电子可以和做结构非常快速本身造成损害。 ESTA限制你在一个原始或国家代表能力影像资料。

一种方法领域已经解决,这是通过执行低温显微镜,所谓cryoEM,如果你稍微限制设备的损坏更事情,因为在地方冻结,损坏没有演变为快。当你去,但气温较低,因为显微镜列的其余全是温暖与样品的低温,您的样品移动和改变其位置进行比较。而当你在高放大倍率也让图像模糊。所以这就是为什么我个人认为,这里在伯克利实验室,我们认为,解决这个问题是使固有整个显微镜冷。 我们在这里主要的是大的新概念是要开发一种非常低温显微镜,可以去到一个开氏度。许多有趣的材料,只有在那些低温下存在。

Q值。多远沿着你在开发一个寒冷的显微镜以及它可能允许研究人员做什么?

一。我们开始设计, 实验室指导研究和发展计划 通过分子铸造有从美国能源部的支持和支持建立一个原型超导磁体测试系统,以确认我们的设计的某些方面。此外,我们在一月举行社区会议,看看不同的科学司机和思考什么可以做,如果你有在低温下的新材料这个美丽的分辨率。凝聚态物理和固体物理的全方面真的只存在于低温。其中最明显的是超导:大多数人都知道,超导体在低温条件下才存在。你温暖起来太多了,财产消失。很多的属性都一样,在什么叫做强关联系统,或量子材料的简称。我们一直没能检查原子分辨率与众多的量子有趣的方面,这些材料由于漂移与稳定可用显微镜所固有的问题了。

可能是另一种能力,设计新的材料或改善现有的。在材料科学,我们感兴趣的特性之间的结构和关系。这能够在像原子材料的临界分辨率来考察,是一个什么样进入开发新材料的重要组成部分。

Q值。可能是什么其他的可能性?

一。在遥远的行星奇特的材料在低温下存在。是我们能够在极低,形成温度学会学习材料?低温显微镜将还提供了一种高真空环境中,这将是完美的,在材料的表面,如催化颗粒紧密地寻找。其他的事情,将有兴趣包括在结构看,当他们慢,冻结基础科学。流程有很多非常快的在原子尺度上,像电池来回离子。它是如此之快,我们通常无法捕捉到它。会感冒是一种方式,试图减缓审查材料过程是动态的那太快捕捉在室温下。

我是一个材料科学家,所以我给了你很多的材料的应用。但更广泛地说,电子显微镜领域的影响等领域,生物群落:比如,地球科学界,微电子和药物发现。要低温是在这些领域的兴趣,因为你会得到更好的画面和更好的测量,并在这是许多先进技术,重要的是,像量子计算的环境使原子分辨率的成像。

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公司成立于1931年的信念,最大的科学挑战最好由小组讨论, 劳伦斯伯克利国家实验室 与科学家已经认识到与13个诺贝尔奖。今天,伯克利实验室的研究人员开发可持续能源和环境解决方案,创造有用的新材料,推进计算的前沿,探讨生活,物质的奥秘,宇宙。来自世界各地的科学家们依靠实验室为自己的发现科学设施。伯克利实验室是一个多重节目国家实验室,澳门葡京投注网站的美国管理科学的能源办公室的部门。

科学能源部办公室是在美国物理科学基础研究的单一最大支持者,并正在努力解决一些我们这个时代最紧迫的挑战。有关更多信息,请访问: energy.gov/science.