全球首个氦原子显微镜诞生 | 纽大引领微观世界颠覆性的科学变革

你听说过电子显微镜和光学显微镜，可是你听说过用氦原子光束制作的显微镜吗？

经过二十年的科研努力，澳大利亚纽卡斯尔大学的科研团队在Paul Dastoor教授的带领下第一次使用中性氦让微小物质在显微镜下精准成像。这个全球首个氦原子扫描显微镜技术(Scanning Helium Microscope,SHeM)被澳大利亚总督称为“澳大利亚的一项伟大的发明”。

Dastoor教授与氦原子扫描显微镜

根据针孔照相机的设计原理启发下，团队使用中性氦原子的光束造影，实现了比电子显微镜更加细腻的成像效果。而由于氦在化学、电子和磁性方面都是不活泼的元素，不会穿透或者改变微型样本的性质，因此在成像过程中，不会像电子显微镜那样会损伤标本。

猜猜这是啥？氦原子显微镜下，蜘蛛的毒牙形如象牙。

蝴蝶翅膀在氦原子显微镜下显现出层层的“鳞片”。（左：光学显微镜下600微米的蝴蝶翅膀。中：氦原子显微镜下600微米的蝴蝶翅膀。右上：氦原子显微镜下100微米的蝴蝶翅膀；氦原子显微镜下50微米的蝴蝶翅膀。）

意义及应用

每次人类发明一种更先进的显微镜，科学就向前迈进一大步。光学显微镜让人类了解细菌，电子显微镜帮助人类开发了纳米科技， 而氦原子显微镜又会引领什么新的科学革命？

• 在国防科技领域，氦原子显微镜可以帮助我们研究新型炸药或高能物质，推动现代军事技术的发展。
• 在生物医学领域，氦原子显微镜能让我们更真实的研究人类标本，了解寄生虫、细胞和细菌。
• 在太阳能和清洁能源领域，氦原子显微镜可以帮助我们优化太阳能电池技术，在不伤害动植物群的情况下利用纳米粒清理有毒物质或放射性物质的泄露。
• 在电子科学领域，氦原子显微镜可以帮助我们清晰地看到电路运动，帮助我们设计微型电路和电子元件，制作安全可靠的图片处理器。
• 在化学研究领域，氦原子显微镜能够区分不同的物质，探查其化学成分。

下一步

目前，氦原子显微镜还处于模型阶段，体积还十分庞大。Dastoor教授计划带领他的团队制作出更小型的氦原子显微镜，让我们拭目以待吧！