广告
科学新闻
从研究机构

电子断层扫描技术导致了3 d重建纳米尺度

一种新的透射电子显微镜技术确定单个原子的三维位置

日期:
2018年5月23日
来源:
光学学会
简介:
科学家最近发现了一种利用TEM的功率测量在尽可能高的分辨率的材料的结构: - 确定每一个单独的原子的3-d的位置。
分享:
全文

理解材料的微观结构是理解材料如何起作用及其功能特性的关键。材料科学等领域的进步已经越来越多地将确定这些特征的能力推向更高的分辨率。一种纳米级的成像技术,即透射电子显微镜(TEM),是这一领域很有前途的技术之一。最近,科学家们找到了一种利用透射电子显微镜的能量以尽可能高的分辨率测量物质结构的方法——确定每个原子的三维位置。

6月25日至28日在美国佛罗里达州奥兰多举行的OSA成像与应用光学大会上,一组研究人员展示了一种利用TEM断层扫描技术确定强散射原子三维位置的技术。通过模拟,研究小组表明,仅用图像强度测量就可以用原子分辨率重建原子势,而对电子束非常敏感的分子也可以这样做。

“透射电子显微镜在材料科学和生物学中都有广泛的应用,”Colin Ophus说,他是位于加州伯克利的劳伦斯伯克利国家实验室的国家电子显微镜研究中心的成员。“因为我们完全解决了电子束的非线性传播,我们的层析重建方法将使更多的定量重建弱散射样品,在更高的甚至原子分辨率。”

的方式计算机断层扫描(CT)类似的扫描在医院医学成像进行使用一系列不同的增量的二维横截面的图像,电子断层扫描构建体的三维体积通过旋转样品递增,收集二维内置图片。虽然在大多数医院CT成像的X射线进行确定的骨头一样的东西大的特点,在TEM中使用的电子束使研究人员能够寻找与显著较高的分辨率,下降到原子尺度。

“然而,在原子尺度上,我们不能忽视样品对电子束的非常复杂的量子力学效应,”奥弗斯说。“这意味着在我们的工作中,我们必须使用比核磁共振或CT扫描更复杂的算法来恢复原子结构。”

的TEM设置的组用于测量命中显微镜的传感器,其正比于击中传感器,一些依赖于电子束的配置方式对于每个实验的电子的数量的能量强度。使用强度数据,新算法由组设计缝合所述二维投影图像到3D体积。

然而,与处理单一的2D图像相比,使用大视场的三维图像对计算机的负担要大得多。为了解决这个问题,他们修改了算法,使其适用于图形处理单元(gpu),图形处理单元可以并行执行比典型的计算机处理单元(cpu)多很多倍的数学操作。

“我们能够在合理的时间内获得真实样本尺寸的结果,”团队成员David Ren说。

由于它们原子间的化学键普遍较弱,用透射电子显微镜研究生物分子是出了名的困难,因为用于研究金属合金的电子束通常会将生物分子撕裂。然而,降低样品中的电子剂量可以产生如此嘈杂的图像,目前使用的其他算法无法重建3D图像。由于有了更精确的物理模型,该团队的新算法具备了这种能力。

现在,他们已经充分发展重建算法,该团队表示,他们希望能将他们已经从模拟实验数据中观察到的东西。他们计划把他们所有的重建提供的代码作为开源为更广泛的研究团体。

故事来源:

材料所提供的光学学会注意:内容可以根据风格和长度进行编辑。


引用这个页面:

光学的社会。“电子断层扫描技术导致3-d重建在纳米尺度:一个新的透射电子显微镜技术确定单个原子的三维位置。”betway必威安卓每日科学。betway必威安卓科学日报,5月23日2018年
光学的社会。(2018年5月23日)。电子层析成像技术在纳米尺度上实现了三维重建:一种新的透射电子显微镜技术确定了单个原子的三维位置。betway必威安卓。检索2019年8月1,从www.02now.com/rbetway必威安卓eleases/2018/05/180523160135.htm
光学的社会。“电子断层扫描技术导致3-d重建在纳米尺度:一个新的透射电子显微镜技术确定单个原子的三维位置。”betway必威安卓每日科学。www.betway必威安卓sciencedaily.com/releases/2018/05/180523160135.htm(访问2019 8月1日)。

有关的故事

从网上

以下是你可能感兴趣的相关文章。betway必威安卓《科学日报》与《科学》杂志的学术出版物共享链接TrendMD网络并从第三方广告商那里获得收入。