提出了分子结构的全息成像技术，将图像细化为单个原子。
马克斯·普朗克微结构物理研究所和德国多特蒙德科技大学的研究人员已经开发出一种独特的成像技术，该技术可以使您获得复杂分子结构内部片段的清晰三维全息图像，其细节层次低至单个原子。到目前为止，所有现有和广泛使用的拍摄方法，包括扫描隧道显微镜，都可以获得详细的分子表面图片。以如此高的细节扩展拍摄的实际可能性，为研究现有材料和有前途的材料的化学和物理性质提供了前所未有的机会。
直到最后一刻，都存在直接视觉观察分子结构“由内而外”的实用方法，这不符合科学家的想象。他们所能使用的只是基于现有经典公式和定律的理论计算，或者是得出精度有限的间接方法。通过实验获得的可靠信息的严重短缺，使我们无法准确地了解原子的位置，这对研究分子结构与由其引起的物质的物理和化学性质之间的紧密关系提出了许多限制。早期使用全息方法进入分子内部的尝试并未带来预期的显着结果。尽可能在最成功的此类实验中可能实现的目标-获得仅部分反映分子结构性质（最多-最多10个原子）的图像，当然，这不能被认为是解决该问题的有效方法。而且，即使这些非常适中的结果，图像中的伪像数量也无效。德国科学家开发的全息技术结合了较早使用的几种方法的功能。同时，他们每个人都经历了彻底的权威完善。生成的图像不仅完全摆脱了伪影，而且还能够携带有关同一图像中成千上万个原子的位置的信息，并且使您可以区分分子结构中不同元素的原子。作者以创建黄铁矿（FeS2）的3D全息图为例提出和演示的技术既巧妙又简单，并且包括几个连续的步骤。该概念的基础是电子束被分子中一部分原子散射的影响。电子流由人工来源发出，并被构成分子的原子散射。当电子遇到原子时，运动方向和流动强度的数量变化会捕获高度敏感的传感器。所获得的信息构成了形成衍射光栅的基础，在最后阶段，通过衍射光栅可以重建具有每个原子的详细而准确的排列的三维全息图像。在这种情况下，专家团队的创新想法之一是将电子束的电子能量放大到几千个电子伏特的想法，而替代方法可以使用几百个电子伏特。在狭窄的圆锥体中收集到的“能量更高”的电子束可以实现更高的电子束集中度，从而最大程度地减少了散射的有害影响-造成伪影的直接原因并降低了图片的信息含量。为了获得最大的准确性和图像质量，科学家们并没有将自己局限于完整的“第一”衍射图像，而是由于数字处理和随后对20个顺序获得的图像进行平均而提出提高图像质量的建议。结果，背景噪声和伪影降低到了很小的水平，并且获得了几乎完全符合任务要求的完美画面。根据德国科学家的说法，所取得的成果不仅是全息照相测量的现有方法之一，而且从根本上来说，也是研究现有特性和创建新材料的新机会，也为包括生物技术，医学在内的许多科学和技术应用领域开发根本性新技术的可能性，材料科学等。您可以在流行的科学在线出版物《纳米快报》的页面上了解有关研究和实验结果的更多信息。
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Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN394197/
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