據美國物理學家組織(zhī)網近(jìn)日報道(dào),美國加利福尼亞大學聖地亞哥分校物理學家開發(fā)出(chū)一種(zhǒng)新型X光顯微鏡,不僅能透視材料內部結構,而且洞察之細微達到了納米水平。該(gāi)顯微鏡有助於開(kāi)發更小的數據存儲設備(bèi),探(tàn)測物質化學成分,拍攝生物組織結構等。研究論文發表在《美國國家科(kē)學院院刊(kān)》上。
X光納米顯(xiǎn)微(wēi)鏡(jìng)不是通過透鏡成(chéng)像,而是靠強大的算法程序計(jì)算成像。“這種數學運算方法相當複雜(zá),其原理有點像哈勃太空望遠鏡,就是讓最初看到的模糊圖像變得(dé)清(qīng)晰鮮明。”領導該研究的加州大學聖(shèng)地亞哥分校副教授(shòu)奧裏格?夏佩克解釋說,X光探測(cè)到(dào)物質的納米結構後,會生成衍射圖案,計算機按照運算法則將這種衍射圖案轉化為可辨認的精細圖(tú)像。
為(wéi)了測試顯微鏡透視物體(tǐ)的能力和分辨率,研究(jiū)小組用釓和鐵元素製作了一種(zhǒng)層狀膜。目前信息技術(shù)行業多用這種(zhǒng)膜(mó)來開發高容高速(sù)、更微小的內存設備和(hé)磁盤驅動器。
“這兩(liǎng)種都是磁性材料,如果結合成一體,就會自然地形成納米磁疇。”夏佩克說,在顯微鏡下麵,能看到它(tā)們形成的磁條紋。層狀(zhuàng)的釓鐵膜看起(qǐ)來就像一塊千層酥,層層褶皺形成了一(yī)係列的磁(cí)疇,就好像一圈(quān)圈指紋的凸起。
“這還是第一(yī)次能在納米(mǐ)尺度觀察到磁疇,而且不需要任何透鏡。”夏佩克解(jiě)釋說,這對開發更小的數據存儲設(shè)備非常關鍵,磁比(bǐ)特可以做得更小,也就是說讓磁紋變得更細,從而開發出磁(cí)疇更小的材料,就能在更小的空(kōng)間裏儲存(cún)更多數據。
“在目前的磁盤表麵上,1個磁比特約15納米大小。我們的顯(xiǎn)微鏡能直接拍攝到比特位,這對拓展未來的數據存儲能力打開了新空間。”論文合著者、該校電學與計(jì)算機工程教授、磁記錄研究中心的埃裏克?富勒頓說。
此(cǐ)外,該顯微鏡還能用於其他領域(yù)。通過調節X光的能量(liàng),還能用(yòng)它來觀察材料內部有(yǒu)哪些元(yuán)素,這在化學上是非常(cháng)重要的。在生物學領域,用X光給病毒、細胞及各種不(bú)同的組織拍照(zhào),要比用可見光拍出來的效果好得多。
夏佩克說,在(zài)計算機工(gōng)程領域,我們希望能以可控的方式造出新型磁性材料和數據存儲設備;在生物和化學領域,能(néng)在納米水平操控物質(zhì)。要達到這些目標要求,必須從納米水平理解(jiě)材料的性質,而X光顯微(wēi)技術(shù)讓人們(men)真正在納米水平看到了物質內部。
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更多>2018-10-12