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极高压下纳米成像技术获得突破

发布时间:2020-03-23 10:13:31 阅读: 来源:跳线机厂家

美国科学家在极高压下测量纳米材料的结构方面取得重大突破,首次解决了为金纳米晶体结构成像的高能X射线束严重扭曲问题,有望引导科学家们在高压下制造出新的纳米材料,也有助于人们更好地理解行星内部发生的一切。最新技术发表在4月9日出版的杂志上。

该研究论文的主要作者、卡内基研究院高压协同联盟的杨文阁(音译)解释道:“了解高压对金纳米晶体等样本影响的唯一方式,是使用由同步加速辐射源产生的高能X射线。同步加速器能产生高相干的X射线,用于三维成像,其精确度为几十纳米。但这种相干的高能X射线束在高压下会严重扭曲。”该研究团队发现,通过对同样晶体使用不同样本排列方式的散射模式进行平均,且通过使用由英国伦敦纳米技术中心的科学家研发的算法,他们能修正这种扭曲并将空间分辨率提升2个数量级。

研究人员让一个400纳米的金晶体承受从海平面气压8000倍到6.4万倍的重压,后者的压力程度接近位于地球外核和地壳之间的上地幔的压力。该研究团队发现,刚开始和他们预想的一样,晶体的边角变得尖利并被拉紧,但完全出人意料之外的是,如果继续加压,这种拉紧就完全消失了。当压力达到最大值时,该晶体变圆了。

杨文阁说:“金纳米粒子是非常有用的物质。同其他微米大小的粒子相比,它们的硬度要高60%,它们对制造先进的分子电极、纳米尺度的涂料以及其他先进工程材料至关重要。因此,新技术对这些领域的发展非常关键。”

有关研究人员说:“现在,光束的扭曲问题已得到解决,我们可以研究高压下纳米晶体结构的变化,而且,也有望解答为什么纳米晶体在重压下硬度会比大块材料多60%这一问题。”

(以上来自中国计量网史玉成整理)

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