科學：使用透射電子顯微鏡以原子方式分辨光束敏感材料的圖像！
阿卜杜拉國王科技大學（KAUST）的工作人員設計了一種使用透射電子顯微鏡採集光敏材料的原子分辨圖像的方法。他們在2018年1月18日的「科學」雜誌上發表了他們的研究結果。
「電子束敏感材料的高解析度成像是透射電子顯微鏡（TEM）最困難的應用之一。突出的挑戰是使用極低電子劑量獲取圖像，這是尋找晶體時固有的時間限制在樣品損壞之前的區域軸，精確的圖像對準和離焦值的準確確定，「餘漢教授解釋說。
KAUST設計的滿足這些要求的方法已經通過採集幾種金屬有機骨架（MOF）和其他類似光束敏感材料的原子解析度TEM圖像得到證實，「將這一過程簡化為近乎常規的過程，」李坤說過。
儘管高解析度TEM（HRTEM）是結構表徵的有力工具，但它不易應用於電子束敏感材料，如MOF，它需要超低電子劑量才能保持完整。最近推出的直接電子檢測相機為科學家提供了以超低劑量模式（每平方埃只有幾個電子）實現圖像的能力，但這種相機在電子束HRTEM成像中的潛力 - 敏感材料仍然受到抑制障礙的限制：產生區域軸，對齊圖像並確定準確的散焦值。
「我們KAUST的團隊首先開發了一種算法，使我們能夠在保持樣品完整的同時實現區域軸的一步對齊。不幸的是，由於處理光束敏感材料時的固有問題，HRTEM仍會產生模糊的圖像，主要是由於在曝光期間採樣漂移，「韓說。「為了克服這個問題，我們採取了一系列連續的短時間曝光。然而，這些曝光產生了非常嘈雜的幀。開發了一種幅度濾波技術，可以最大限度地降低噪聲並準確對齊所有幀。」
此外，為了重建結構，該團隊設計了一個利用光束敏感材料的不穩定性來確定來自特意非晶化區域的絕對散焦值的過程。
這些工藝由KAUST開發並包含兩項臨時專利，不僅限於光束敏感材料。用於區域軸對準的方法對於納米尺寸晶體的對準也是特別相關的，並且用於圖像對準的方法通常適用於具有周期性特徵的噪聲圖像。
「這篇開創性的論文不僅大大拓寬了HRTEM的應用範圍，而且還為光束敏感材料研究人員提供了一種功能強大的工具，能夠比傳統的X射線衍射更加局部化地研究光束敏感材料的結構。技術允許，「李解釋說。「毫無疑問，這將有助於光敏材料研究人員設計具有增強性能的新結構。