新成像技術一窺奈米微晶原子結構
- 上線日期：2009/3/16 上午 12:00:00
- 資料來源：奈米科學網
美國伊利諾大學的Jian-Min (Jim) Zuo等人最近開發出一種新的成像技術，藉由結合由同一套電子顯微鏡取得的影像及繞射圖形，克服繞射極限(diffraction limit)，能以前所未有的次埃(sub-angstrom)級結構解析度，呈現單一奈米微晶中的原子結構。
量子點(quantum dot)是小型的原子集合，其光電特性取決於它們由內到外的電子結構。為了精確計算量子點的電子的結構，科學家需要知道原子的位址，這點通常得靠繞射圖形來提供線索。不過對於微小的量子點，光靠繞射提供線索是不夠的。
電子顯微鏡的影像能分辨奈米微晶中的個別原子，不過這些原子立刻受到輻射傷害，因此觀察時間有限。X光的繞射圖案能用來決定大型結晶體的結構，但不適用於太微小而繞射結果不佳的奈米微晶。
為了獲得次埃的解析度，Zuo等人開發出一種反復迭代演算法(reiterative algorithm)，結合由低解析度影像提供的形狀資訊與高解析度繞射圖形提供的結構資訊。影像與繞射圖形均來於同一套穿透式電子顯微鏡(TEM)。
伊大的研究小組將這項技術應用於硫化鎘(CdS)量子點，觀察到鎘與硫原子柱狀物的最小間距為0.84埃。硫化鎘量子點的光、電特性會隨晶粒尺寸不同而改變，因此被看好具有應用在太陽能轉換及醫學造影中的潛力。Zuo表示，低解析度影像提供電子束中心缺少的資訊，同時也為繞射圖案的校準提供了不可或缺的標記，該小組便以此為起點，藉由反復迭代演算法重建這幅影像。
Zuo表示，此技術可提供單一奈米微粒之三維結構的造影的基礎。因為低解析度影像能從不同來源取得，此技術具有一般性，而且可以應用到諸如界面與局部缺陷等非週期性結構。詳見二月份的Nature Physics。
原始網站: http://www.physorg.com/news154189424.html
譯者:劉怡萱(逢甲大學光電學系)
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