焦點(diǎn)消息！新技術(shù)可捕捉材料波動(dòng)的高清影像

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德國(guó)馬克斯·玻恩研究所、亥姆霍茲中心、美國(guó)布魯克海文國(guó)家實(shí)驗(yàn)室和麻省理工學(xué)院研究人員組成的團(tuán)隊(duì)，開發(fā)出一種革命性的新方法，利用強(qiáng)大的X射線源捕獲納米級(jí)材料波動(dòng)的高分辨率圖像。這種新技術(shù)允許創(chuàng)建清晰、詳細(xì)的影像，而不會(huì)因過度輻射損壞樣本。研究結(jié)果近日發(fā)表在《自然》雜志上。

世界的微觀領(lǐng)域是不斷運(yùn)動(dòng)的，并以不斷變化為標(biāo)志。即使在看似不變的固體材料中，這些波動(dòng)也可能產(chǎn)生不尋常的性質(zhì);高溫超導(dǎo)體中電流的無損傳輸就是一個(gè)例子。在相變過程中，波動(dòng)尤其明顯，材料會(huì)改變其狀態(tài)，例如在熔化過程中從固體變成液體。然而，詳細(xì)研究這些過程是一項(xiàng)艱巨的任務(wù)，捕捉到這些波動(dòng)模式的影像就更具挑戰(zhàn)性。

相干相關(guān)成像原理用于對(duì)隨機(jī)過程進(jìn)行成像，例如拋硬幣。硬幣的單個(gè)簡(jiǎn)短圖像可能無法充分曝光以清楚地識(shí)別硬幣上的圖像。然而，一種新的算法可以對(duì)多張圖像進(jìn)行排序和組合，以生成硬幣兩面的清晰圖像，然后可以將其準(zhǔn)確地分配給曝光時(shí)刻。圖片來源：德國(guó)柏林馬克斯·玻恩研究所

聯(lián)合研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)出一種新的無損成像方法，稱為相干相關(guān)成像。為了制作一段影像，他們快速連續(xù)地拍攝樣本的多個(gè)快照，同時(shí)降低足夠的光照以保持樣本的完好無損。盡管這會(huì)導(dǎo)致個(gè)別圖像中樣品的波動(dòng)模式變得不清晰，但這些圖像仍包含足夠的信息以將它們分成幾組。

研究團(tuán)隊(duì)首先創(chuàng)建一種新的算法來分析圖像之間的相關(guān)性。每個(gè)組中的快照非常相似，因此可能來自相同的特定波動(dòng)模式。只有當(dāng)一組中的所有鏡頭一起觀看時(shí)，才會(huì)出現(xiàn)樣本的清晰圖像?？茖W(xué)家們現(xiàn)在能將每一張快照與樣本當(dāng)時(shí)狀態(tài)的清晰圖像聯(lián)系起來。

該團(tuán)隊(duì)在由薄磁性層制成的樣品上展示了相干相關(guān)成像。他們創(chuàng)建了一張地圖，顯示了被稱為磁疇的區(qū)域之間邊界的首選位置。這張地圖和運(yùn)動(dòng)的影像使人們更好地理解了材料中的磁性相互作用，促進(jìn)了未來在先進(jìn)計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞： 清晰圖像 一種新的 計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu) 一張地圖 完好無損