對(duì)物質(zhì)進(jìn)行原子級(jí)別的觀測(cè)，是很多前沿性科研的基礎(chǔ)。近期，中科院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院陸輕鈾研究員團(tuán)隊(duì)使用新技術(shù)，在國際上首次研制出混合磁體極端條件下的原子分辨率掃描隧道顯微鏡，可在強(qiáng)震動(dòng)環(huán)境中獲取高質(zhì)量的原子分辨率圖像。

強(qiáng)磁場(chǎng)是探索科學(xué)前沿的一種極端實(shí)驗(yàn)條件，在發(fā)現(xiàn)新現(xiàn)象、催生新技術(shù)方面具有不可替代的作用，自1913年以來在高溫超導(dǎo)、量子材料、生命科學(xué)等領(lǐng)域?qū)矣兄卮蟀l(fā)現(xiàn)，已有19項(xiàng)相關(guān)成果獲得諾貝爾獎(jiǎng)。

2017年我國在合肥建成重大科技基礎(chǔ)設(shè)施“穩(wěn)態(tài)強(qiáng)磁場(chǎng)實(shí)驗(yàn)裝置”，該裝置擁有3臺(tái)場(chǎng)強(qiáng)創(chuàng)世界紀(jì)錄的水冷磁體，以及場(chǎng)強(qiáng)排名全球第二的混合磁體。但由于混合磁體運(yùn)行過程中產(chǎn)生的強(qiáng)震動(dòng)干擾，只能用其開展宏觀尺度的觀測(cè)，難以實(shí)現(xiàn)微觀尺度的觀測(cè)。

“追蹤一個(gè)原子，要求觀測(cè)儀器極其穩(wěn)定，稍微晃動(dòng)一下，原子就會(huì)在茫茫的微觀世界中消失難覓。”陸輕鈾說。

近期，陸輕鈾團(tuán)隊(duì)基于小尺寸的“蜘蛛馬達(dá)”，用新方法設(shè)計(jì)出一種新型原子分辨率掃描隧道顯微鏡。它采用藍(lán)寶石絕緣材料加工，外徑僅8.8毫米，可直接插入到混合磁體的孔徑中并真空密封。經(jīng)測(cè)試，他們成功地在混合磁體30特斯拉的超強(qiáng)磁場(chǎng)下，獲得了石墨的高品質(zhì)原子分辨率圖像。

以上技術(shù)方案是在真空環(huán)境下實(shí)現(xiàn)的，難以對(duì)活性生物體進(jìn)行觀測(cè)。為此，陸輕鈾團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步深入研究，又成功搭建出一套室溫大氣環(huán)境下的抗惡劣條件掃描隧道顯微鏡。經(jīng)測(cè)試，可在27.5特斯拉的混合磁體超強(qiáng)磁場(chǎng)下實(shí)現(xiàn)原子分辨率成像。

日前，國際知名學(xué)術(shù)期刊《超顯微術(shù)》和《科學(xué)儀器評(píng)論》分別發(fā)表了這兩項(xiàng)研究成果。（記者 徐海濤）

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