国产扫描探针显微镜获得六角冰原子级分辨图

来源: 中国文明网
2024-05-24 17:17:18

  研究人员提供的一组对比图显示,同样是冰表面成像,一张棱角分明,可以清晰展示微观视界中的氢键;而另一张的边界相对模糊,难以分辨细节。“利用我们的国产设备,可以获得更加清晰的成像。”江颖介绍,图中冰表面的五边形、八边形轮廓清晰,而进口设备的成像图较难区分其边数。

  据介绍,江颖团队长期致力于高分辨扫描探针显微镜的自主研发和应用,创新性地发展出了基于高阶静电力的qPlus扫描探针技术,此前已在国际上率先实现氢核成像。为了突破绝缘体成像难,团队此次开发了一种通用的一氧化碳分子修饰针尖技术,可对各种绝缘体表面实现稳定的原子级分辨成像,并得到比进口设备更高质量的数据。

  基于上述设备提供的原子级分辨率条件,团队对不同温度、气压的冰表面进行观察,发现了一种由六角和立方两种堆垛方式交替排列形成的结构。团队还发现在-153℃左右,这两种堆垛才会形成规则的三角晶格,处于真正的晶体状态。随着温度的升高,三角形晶格会越来越不规则,最后变成无序状态。也就是说早在0℃以下,甚至-100℃时冰已经开始融化。

  江颖表示,冰在大气中普遍存在,且对自然现象的发生起到关键作用,此次研究从微观层面回答了冰具有润滑特性、催化活性等科学问题。例如,冰对臭氧分解具有催化作用,可能是由于冰表面预融化时出现的缺陷态中存在可以发 生催化反应的分子键。

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林家毓

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