極高壓下納米成像技術獲得突破

中國科技網作者： 劉霞

    中國科技網訊 據物理學家組織網4月10日（北京時間）報道，美國科學家在極高壓下測量納米材料的結構方面取得重大突破，首次解決了為金納米晶體結構成像的高能X射線束嚴重扭曲問題，有望引導科學家們在高壓下制造出新的納米材料，也有助于人們更好地理解行星內部發生的一切。最新技術發表在4月9日出版的《自然·通訊》雜志上。

    該研究論文的主要作者、卡內基研究院高壓協同聯盟的楊文閣（音譯）解釋道：“了解高壓對金納米晶體等樣本影響的唯一方式，是使用由同步加速輻射源產生的高能X射線。同步加速器能產生高相干的X射線，用于三維成像，其精確度為幾十納米。這有別于用于化學檢測的不相干的X射線成像，其空間分辨率僅為微米級。但這種相干的高能X射線束在高壓下會嚴重扭曲。”

    該研究團隊發現，通過對同樣晶體使用不同樣本排列方式的散射模式進行平均，且通過使用由英國倫敦納米技術中心的科學家研發的算法，他們能修正這種扭曲并將空間分辨率提升2個數量級。

    研究人員在美國阿貢國家實驗室的高級光子源中心進行了該成像實驗，他們讓一個400納米的金晶體承受從海平面氣壓8000倍到6.4萬倍的重壓，后者的壓力程度接近位于地球外核和地殼之間的上地幔的壓力。該研究團隊發現，剛開始和他們預想的一樣，晶體的邊角變得尖利并被拉緊，但完全出人意料之外的是，如果繼續加壓，這種拉緊就完全消失了。當壓力達到最大值時，該晶體變圓了。

    楊文閣說：“金納米粒子是非常有用的物質。同其他微米大小的粒子相比，它們的硬度要高60%，它們對制造先進的分子電極、納米尺度的涂料以及其他先進工程材料至關重要。因此，新技術對這些領域的發展非常關鍵。”

    魯濱遜說：“現在，光束的扭曲問題已得到解決，我們可以研究高壓下納米晶體結構的變化，而且，也有望解答為什么納米晶體在重壓下硬度會比大塊材料多60%這一問題。”（記者 劉霞）
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