對物質進行原子級別的觀測，是很多前沿性科研的基礎。近期，中科院合肥物質科學研究院陸輕鈾研究員團隊使用新技術，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，可在強震動環境中獲取高質量的原子分辨率圖像。
強磁場是探索科學前沿的一種極端實驗條件，在發現新現象、催生新技術方面具有不可替代的作用，自1913年以來在高溫超導、量子材料、生命科學等領域屢有重大發現，已有19項相關成果獲得諾貝爾獎。
2017年我國在合肥建成重大科技基礎設施“穩態強磁場實驗裝置”，該裝置擁有3台場強創世界紀錄的水冷磁體，以及場強排名全球第二的混合磁體。但由於混合磁體運行過程中產生的強震動干擾，隻能用其開展宏觀尺度的觀測，難以實現微觀尺度的觀測。
“追蹤一個原子，要求觀測儀器極其穩定，稍微晃動一下，原子就會在茫茫的微觀世界中消失難覓。”陸輕鈾說。
近期，陸輕鈾團隊基於小尺寸的“蜘蛛馬達”，用新方法設計出一種新型原子分辨率掃描隧道顯微鏡。它採用藍寶石絕緣材料加工，外徑僅8.8毫米，可直接插入到混合磁體的孔徑中並真空密封。經測試，他們成功地在混合磁體30特斯拉的超強磁場下，獲得了石墨的高品質原子分辨率圖像。
以上技術方案是在真空環境下實現的，難以對活性生物體進行觀測。為此，陸輕鈾團隊進一步深入研究，又成功搭建出一套室溫大氣環境下的抗惡劣條件掃描隧道顯微鏡。經測試，可在27.5特斯拉的混合磁體超強磁場下實現原子分辨率成像。
日前，國際知名學術期刊《超顯微術》和《科學儀器評論》分別發表了這兩項研究成果。（徐海濤）
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