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荷蘭研究人員最近利用電子斷層掃描(electron tomography)技術，來拍攝奈米微晶超晶格(nanocrystal superlattice)的立體結構。這項技術在奈米固體材料的3D研究上，開創了新的先例。
奈米微晶超晶格又稱為「人造固體」(artificial solid)，可望應用於許多科技領域。然而，研究人員尚未能開發出適合為此類材料進行3D結構造影的設備或方法，而缺乏精細觀測工具導致科學家們無法完全理解奈米固體的基本物理性質。
最近，荷蘭烏得勒支(Utrecht)大學的Mark Boneschanscher等人利用電子斷層掃描技術，完全解析一種新的奈米材料[PbSe]6[CdSe]19的晶格結構。他們在進行穿透式電子顯微鏡(TEM)成像時轉動樣品，結果獲得一系列在不同角度下拍攝得到的2D透射影像，並以這些圖片進一步重建材料的立體結構。Boneschanscher表示，此技術所建構的3D影像可提供研究所需細節，電腦輔助影像分析更可取得奈米微晶的晶格座標。
一般TEM只能產生2D透射影像，亦即無法取得沿著電子束方向的結構資料。不過此電子斷層掃描技術卻能提供全3D特徵資訊。此技術讓研究人員得以觀測奈米微晶結構中的局部缺陷，而一般TEM影像並無法發現這些缺陷。他們能在同一晶格結構中拍攝到三種完全不同的TEM影像：一是沿著C軸的晶體透射影像；二是含面缺陷的晶體透射影像；最後則是與TEM網格夾43°角的晶體透射影像。該研究團隊表示，此電子斷層掃描技術與電腦輔助影像分析在奈米微晶與超晶格的研究上，開啟了先例。
該研究團隊目前計畫對這些奈米微晶固體進行更深入的定量研究，以期更佳瞭解奈米微晶與缺陷之間的量子力學耦合如何影響材料的光電性質。他們最近亦使用了掃描式穿隧顯微鏡(STM)測量其他奈米微晶的局部電子性質。詳見Nano Lett.｜DOI: 10.1021/nl400100c。 |