顯微鏡切片把世界看成超人:超級顯微鏡可以放
作者: 發(fā)布時間:2022-07-02 17:43:24點擊:1417
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{Read}圣地亞哥的加利福尼亞大學的物理學家已經(jīng)研制出一種可以觀察納米結構的超級X射線顯微鏡。
據(jù)國外媒體報道,美國加州大學圣地亞哥分校的物理學家研制出一種新型的超級X射線顯微鏡,其功能強大,穿透力強,能穿透材料的深層結構,如超人傳說中的具有X射線功能的超人。這臺超級顯微鏡可以看到納米結構,也就是,1000萬米的細節(jié)。但這不是它的全部功能,而且它更不尋常:對于納米級的顯微鏡觀察,你不用像透鏡一樣的裝置進行拍攝,但是你必須依靠超級計算機進行編譯。這些相關文獻已經(jīng)在本周早些時候的美國科學院的在線閱讀部分發(fā)表。
整個超顯微鏡的工作原理簡述為:X射線儀器瞄準被觀察物體,由儀器采集被觀察物體反射的X射線,然后將采集的X射線參數(shù)轉換成衍射圖像。計算機程序(或算法)。根據(jù)圣地亞哥加州大學物理學助理教授兼研究小組組長的Oleg Shpyrko所說,這種復雜的觀測方法不僅涉及困難的物理過程,而且涉及數(shù)學問題。dy是表示我們次可以看到納米級的結構圖像,也就是說,我們不需要任何傳統(tǒng)的成像方法,如透鏡來觀看納米級的圖像。
下一步是繼續(xù)改進這種超級顯微鏡,主要用于改善計算機內存的研究。這樣未來的計算機可以開發(fā)出更小、更強大的計算速度和數(shù)據(jù)存儲。埃里克·富勒頓,加州大學圣地亞哥馬中心主任。磁學和另一位研究伙伴還認為,超級顯微鏡將幫助計算機專家開發(fā)新一代的硬盤和磁盤驅動器,因為當前磁盤表面上的數(shù)據(jù)磁位被限制在15納米的大小,所以為了增加單位。存儲,您必須首先能夠看到這個部分的結構建議的改進。有了這個超級顯微鏡的觀察能力,我們將來能夠開發(fā)出具有更好的數(shù)據(jù)處理和存儲能力的計算機。同時,這個開發(fā)可以也可應用于納米科學研究和開發(fā)的其他領域,提高納米技術的水平。
正如前任導演埃里克·富勒頓強調的,如果我們想要推進納米科學和納米技術,首先需要了解對象(材料)在納米尺度上的行為。當然,它也可以用于生物或化學領域,以解決納米尺度觀測中的操縱問題。為了進行納米尺度研究,這個超級顯微鏡可以讓你看到你的被攝體在納米尺度上的樣子,以及那個尺度上的任何細節(jié)。
由于不使用透鏡狀成像設備,因此在觀測過程中,一塊磁性材料被觀測對象包圍,或者在觀測過程中附加儀器,使得觀測場環(huán)境發(fā)生變化。也就是說,顯微鏡需要通過外部因素的影響來改變觀察場。
Ash.Tripathi是Oleg助理教授實驗室的研究生,他開發(fā)了一種算法來輔助超級X射線顯微鏡。原則上,它是一個計算機程序。這是因為在顯微鏡發(fā)展的早期階段,人們發(fā)現(xiàn)獲得的影響數(shù)據(jù)是有些模糊,所以算法需要進一步修改。這就像NASA當年發(fā)射的哈勃太空望遠鏡,只是為了發(fā)現(xiàn)由模糊成像引起的嚴重球面像差的出現(xiàn),所以還需要后續(xù)的補充工作。類似的概念是反射的。在陸地觀測站中,地面望遠鏡需要使用自適應光學系統(tǒng)來調整圖像以校正地球大氣的影響,并且望遠鏡被計算機微調以控制移動。
然而,Tripatti開發(fā)的計算機算法是完全新的,而且有許多仿真程序可以繼續(xù)開發(fā),當然,這是一項龐大而艱巨的工作。sts設計了一種以釓和鐵為主要成分的層狀薄膜,這種薄膜目前正被信息技術領域用于開發(fā)高容量、小容量、快速處理計算機存儲器和硬盤驅動器。
通過這項研究,研究人員還發(fā)現(xiàn),在觀測材料中加入了磁性材料,并且在生成的圖像數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)了納米級的磁疇。為此,Oleg認為:事實上,這些材料會自發(fā)形成磁條。在顯微鏡下,釓和鐵的層狀薄膜看起來有點像蜜蜂甜點,它逐漸起皺并磁化成一系列磁疇,就像指紋上反復出現(xiàn)的螺旋渦一樣。這項技術對計算機工程師來說是非常重要的消息。這是我們在計算機納米技術領域的次重要嘗試。對于計算機工程師來說,開發(fā)越來越小的硬盤驅動器,并把更多的海量數(shù)據(jù)塞進硬盤驅動器,這也是很有潛力的。
由于這些材料由越來越小的區(qū)域組成,或者像指紋一樣越來越薄,所以更多的數(shù)據(jù)可以存儲在越來越小的空間中,關鍵是找到減小磁勢大小的方法。各種用途的計算機設備。
除了在信息領域的研究和開發(fā)之外,顯微鏡還可以通過調整X射線的能量來觀察由不同元素組成的物體,這對化學顯微鏡非常有幫助。研究人員為了獲得關于病毒的圖像數(shù)據(jù),并且具有比用于成像細胞和不同類型的組織結構的可見光顯微鏡更高的空間分辨率。
研究人員還在美國能源部的支持下,使用芝加哥大學阿貢實驗室(Argonne National Laboratory)的光子源,以及西半球最亮的X射線源。圣地亞哥加利福尼亞大學和阿貢實驗室的計算機工程。
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