纳米级成像技术结合3D电影制作

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本文发表于《大众科学》的前博客网络,并反映了作者的观点,不一定代表《大众科学》的观点


如今3D电影无处不在,并且这种新奇事物有望成为大银幕的主流。现在显微镜学领域也加入了进来,但最终产品与《玩具总动员3》或《阿凡达》等3D电影截然不同。

加州理工学院的权五勋和艾哈迈德·泽韦尔在6月25日出版的《科学》杂志上报告了一项使用纳米级成像技术的原理验证,该技术称为电子断层扫描技术,用于制作微观尺度动态过程的电影。(这对泽韦尔来说并非新领域,他因对化学反应过程中原子运动的高速光谱学研究而荣获1999年诺贝尔化学奖。)这些电影由静止帧组成,这些帧在所有三个空间维度上解析物体,因此,尽管研究人员还不能戴上3D眼镜来观看悬浮在他们面前的物体(至少目前还不能),但这种显微镜技术揭示了具有完整结构复杂性的三维物体。

每个三维帧或快照,都来自于在电子束照射下对样本进行的一系列二维采样。通过改变样本相对于光束的倾斜度,在多个视角下对样本进行成像,生成一系列二维图像,这些图像共同构成物体的3D地图。


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在这项新研究中,权和泽韦尔将碳纳米管样本在电子束中旋转了116度,并在每个度数步进时对样本进行成像。通过快速连续地重复该过程,研究人员编译了一系列体积图像,这些图像共同构成了一部电影,正如传统电影由一系列快速连续播放的静止图像组成一样。

使用电影制作技术,研究人员观察到纳米管在激光加热的响应下弯曲和摆动。例如,下面的视频显示了一个手镯状的纳米管结构在加热脉冲后的85纳秒跨度内的变化。研究人员预测,加州理工学院已为其申请专利的成像过程可能用于研究生物学和材料科学中转瞬即逝的时间过程。

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