电子显微镜使科学家们能够看到单个原子，但即使在那样的分辨率下，也不是一切都是清楚的。
康奈尔大学和芝加哥大学的一组研究人员已经开发出一种方法，可以在不需要“矫正镜片”的情况下实现超高分辨率。这一结果创造了图像分辨率的世界纪录:在这种情况下，只有三个原子厚的二硫化钼层。
电子显微镜的镜片有一种叫做像差的内在缺陷，还有一种特殊的像差校正器——“就像显微镜上的眼镜，”康奈尔大学塞缪尔·b·埃克特工程学教授大卫·穆勒说。
然而，像差校正器只能到此为止，为了校正多个像差，您需要一个不断扩展的校正器元素收集器。这就像把眼镜戴在眼镜上，变得有点笨拙。
“这就像看高清电视，”芝加哥大学(University of Chicago)化学和分子工程学教授、论文合著者朴智永(Jiwoong Park)说。“你可以看到更多的细节，包括最微小的瑕疵——就像一个缺失的原子!”
你在科学课上使用的显微镜使用光波，但是想看得更远的科学家喜欢用电子来代替，因为电子的波长比可见光小很多倍。问题是电子显微镜镜头的精确度并不相当。
穆勒说，一般来说，电子显微镜的分辨率在很大程度上取决于透镜的数值孔径。在普通相机中，这是用“f-number”标记的——数字越小，分辨率越好。
在一个好的相机中，f值最低的f值或“f-stop”可能略低于2，但“电子显微镜的f值约为100，”穆勒说。他说，像差校正器可以把这个数字降低到40左右，这仍然不是很大。
传统上，电子显微镜的图像分辨率是通过增加透镜的数值孔径和电子束的能量来提高的。电子束对显微镜的作用就像光对照相机或光学显微镜的作用一样:照亮物体。
但是增加电子束的能量也意味着你可能会损坏你要看的样品。当你到达亚埃级时，你可以很容易地看到单个原子，平衡是非常微妙的。
使用一种特殊的设备和一种被称为ptychography的技术，这个小组能够达到0.39埃的分辨率，这是一项新的世界纪录。
他们还尝试在较低的、损伤较小的光束能量下使用畸变校正透镜，仍然达到0.98埃。
尽管光束能量很低，但它的分辨率如此之高，以至于显微镜能够以惊人的清晰度检测到一个缺失的硫原子——格鲁纳在一份二维材料中说，这是“晶格上的一个缺陷”。“这让我感到震惊，”他说。
研究报告的主要作者是康奈尔大学的江毅和陈震。其他合著者包括芝加哥大学研究人员谢赛恩(Saien Xie)和高会(Hui Gao)，以及康奈尔大学(Cornell)物理学教授索尔•格鲁纳(Sol Gruner)和韦特•埃尔瑟(Veit Elser)。格鲁纳是约翰•l•韦瑟里尔(John L. Wetherill)的物理学教授。
引文:《二维材料的电子Ptychography to Deep Sub-Angstrom Resolution》，Jiang等人，Nature, 7月19日。
资助:康奈尔大学Kavli研究所;美国能源部;国家科学基金会;空军科研办公室。
-康奈尔大学发布的文章