據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)4月10日（北京時(shí)間）報(bào)道，美國科學(xué)家在極高壓下測量納米材料的結(jié)構(gòu)方面取得重大突破，首次解決了為金納米晶體結(jié)構(gòu)成像的高能X射線束嚴(yán)重扭曲問題，有望引導(dǎo)科學(xué)家們在高壓下制造出新的納米材料，也有助于人們更好地理解行星內(nèi)部發(fā)生的一切。最新技術(shù)發(fā)表在4月9日出版的《自然?通訊》雜志上。

      該研究論文的主要作者、卡內(nèi)基研究院高壓協(xié)同聯(lián)盟的楊文閣（音譯）解釋道：“了解高壓對金納米晶體等樣本影響的唯一方式，是使用由同步加速輻射源產(chǎn)生的高能X射線。同步加速器能產(chǎn)生高相干的X射線，用于三維成像，其精確度為幾十納米。這有別于用于化學(xué)檢測的不相干的X射線成像，其空間分辨率僅為微米級。但這種相干的高能X射線束在高壓下會(huì)嚴(yán)重扭曲。”

      該研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，通過對同樣晶體使用不同樣本排列方式的散射模式進(jìn)行平均，且通過使用由英國倫敦納米技術(shù)中心的科學(xué)家研發(fā)的算法，他們能修正這種扭曲并將空間分辨率提升2個(gè)數(shù)量級。

      研究人員在美國阿貢國家實(shí)驗(yàn)室的高級光子源中心進(jìn)行了該成像實(shí)驗(yàn)，他們讓一個(gè)400納米的金晶體承受從海平面氣壓8000倍到6.4萬倍的重壓，后者的壓力程度接近位于地球外核和地殼之間的上地幔的壓力。該研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，剛開始和他們預(yù)想的一樣，晶體的邊角變得尖利并被拉緊，但完全出人意料之外的是，如果繼續(xù)加壓，這種拉緊就完全消失了。當(dāng)壓力達(dá)到最大值時(shí)，該晶體變圓了。

      楊文閣說：“金納米粒子是非常有用的物質(zhì)。同其他微米大小的粒子相比，它們的硬度要高60%，它們對制造先進(jìn)的分子電極、納米尺度的涂料以及其他先進(jìn)工程材料至關(guān)重要。因此，新技術(shù)對這些領(lǐng)域的發(fā)展非常關(guān)鍵。”

      魯濱遜說：“現(xiàn)在，光束的扭曲問題已得到解決，我們可以研究高壓下納米晶體結(jié)構(gòu)的變化，而且，也有望解答為什么納米晶體在重壓下硬度會(huì)比大塊材料多60%這一問題。”

    總編輯圈點(diǎn)：

      “窺一斑而見全豹，觀滴水可知滄海”不但是中國古代的哲學(xué)思想，也是很多科學(xué)研究的捷徑，讓我們可以深入到許多永遠(yuǎn)都難以企及的領(lǐng)域，為了通過小細(xì)節(jié)去洞察全局，科學(xué)家甚至在地球上制造了人造黑洞。而本項(xiàng)研究通過算法的創(chuàng)新，解決了如何看得更加清楚、更加真實(shí)的問題，讓人們能對高壓環(huán)境下的行星內(nèi)部情況有所了解，其意義可能不亞于人造黑洞。除此之外，我們也應(yīng)重視“科學(xué)之母”數(shù)學(xué)在本研究中發(fā)揮的作用。