四维显微镜捕捉到单个原子的运动

电子显微镜已经为科学家提供了前所未有的原子和分子结构视图。现在，这些景象正在从静止照片演变为动态影像。加州理工学院的物理学家艾哈迈德·泽瓦伊尔 (Ahmed Zewail)，因其使用激光研究化学反应而荣获1999年诺贝尔化学奖，正在开创四维电子显微镜，它能够实时直接观察原子尺度的变化。他的电影制作技术依赖于向样品施加短激光脉冲，然后施加超快电子脉冲，这些脉冲从材料上散射以产生显微镜的图像。可以快速连续地收集这些图像，并将其作为电影观看。极短的电子脉冲确保图像保持清晰，就像高速物体的短曝光照片一样。

在2008年末，泽瓦伊尔和他的同事宣布他们已经观察到原子运动在金和石墨（一层碳原子）中。他们发现加热的石墨中的原子开始以意想不到的同步“鼓动”方式脉动，就像心跳一样。去年夏天，该实验室报告了在样品剧烈压缩后，石墨碳原子之间键合模式的变化。并在十二月描述了观察纳米管在被激光击中后短暂发光。物理学家兼合作者布雷特·巴维克 (Brett Barwick) 表示：“你可以看到事物随时间演变，而这在快照中是无法做到的。” 最终，该团队希望研究活细胞中的化学反应。