世上最快电子显微镜首亮相能拍摄移动电子定格照

一群物理学家开拓出世上拍摄速率最快的电子显微镜，通过掌握阿秒尺度脉冲，可在电子以每秒2,200公里速率移动时定格电子运动形象。

穿透式电子显微镜（TEM）是科学家与研究职员在利用的工具，能将物体放大数百万倍，看到传统光学显微镜无法检测的小细节，这类型显微镜不依赖可见光，而是勾引电子束穿过样品，等相机传感器检测电子与样品相互浸染后产生样品详细形象。

采取此事理的超快电子显微镜最早于2000年代开拓出来，利用激光产生脉冲电子束，明显提升韶光分辨率，即不雅观察样品随韶光变革的能力。

与形象品质取决于相机快门速率的传统显微镜不同，透射电子显微镜的分辨率由电子脉冲持续韶光决定，事理很大略：脉冲越快，形象越清晰。

而亚利桑那大学物理学家开拓出的新型原子显微镜，便是基于激光但更前辈的穿透式电子显微镜，利用电子束撞击移动的电子对直径小至纳米的物体进行成像，比如原子、电子云。

物理学家开拓的新型电子显微镜布局&事理。
（Source：Science Advances期刊）

早期超快电子显微镜通过发射一系列电子脉冲进行后续操作，其速率以阿秒为单位，这些脉冲像电影帧格一样创建出连续形象，但帧格之间电子的快速变革、反应仍难以捉摸。

为了拍摄超快速移动物体，亚利桑那大学团队首次产生与电子移动速率符合的单一阿秒电子脉冲，捕捉固定状态的电子。

新原子显微镜由两部分组成，见首图，研究职员将强大激光分裂为1个高速电子脉冲与2个超短光脉冲，后两者卖力启动、精确掌握研究样品中的电子运动：第1个光脉冲运送能量至样品，使电子移动或经历快速变革，第2个脉冲则像一个短暂时间窗口的闸门，在此期间产生1个阿秒电子脉冲，也因此，第2个脉冲的速率决定了所得形象分辨率。

通过仔细同步2个光脉冲，研究职员可以掌握电子脉冲何时探测样品，以不雅观察原子内部各种超快乐动过程，根据报告，新型显微镜每625阿秒就能捕捉一张石墨烯片中电子的形象，速率约现有技能1,000倍。

串联各张图像制成定格动画，可以展示电子如何在分子中移动，进一步促进我们理解电子行为、电子运动背后的量子物理学。

新论文揭橥在《Science Advances》期刊。

（首图来源：亚利桑那大学）