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運用3D電子斷層顯微術 陳健群登《Nature》
國立中山大學物理系助理教授陳健群與美國加州大學洛杉磯分校、美國國家電子顯微鏡中心研究團隊合作,利用原子級斷層顯微術,成功解析鐵鉑奈米顆粒中所有原子的種類與位置,研究成果登上國際期刊《Nature》,並獲得《Nature News&Views》專文報導。

陳健群表示,諾貝爾物理學獎得主費曼曾於1959年對電子顯微鏡學家提出挑戰,並表示「若能解析材料中每顆原子的種類與位置,分析材料的性質將變得十分容易」。過去半個世紀,物理學家、化學家與材料學家必須藉助非直接的實驗證據來猜想3D原子模型,才能夠依據最基本的物理定律來計算了解奈米材料的特殊性質。然而,經由猜想所得的原子模型多半不具有足夠的說服力,也無法完全地了解性質。

中山大學物理系助理教授陳健群長期與美國研究團隊合作,以鐵鉑奈米顆粒為例,利用掃描穿透式電子顯微鏡收集奈米樣品多角度的2D原子級影像,克服樣品在照射過程中發生的漂移、輻射破壞、資料損失、與儀器的硬體限制,再利用醫學研究中斷層掃描的概念,發展全新的演算法重構樣品的3D原子結構,成功達到不需破壞材料即可得知內部的元素種類及原子位置的目標,並以這些資訊計算解釋該種顆粒的磁性現象,完全克服費曼所提出的挑戰,開啟全新的里程碑。因此獲得全球最頂級期刊《Nature》刊登,亦得到專文重點強調其研究成果。

此研究的創新價值相當廣泛。陳健群強調,在學研界,凝態物理、化學與材料領域將受惠於這個獨一無二的強力工具,提供真實的3D原子結構來結合巨觀的性質量測與微觀的原子定位,協助研究者以理論計算來了解性質的成因與機制。在產業界,可提供奈米材料的原子級檢測,例如半導體材料內部的差排與缺陷,提供半導體業者最直接重要的良率資訊。

目前中山大學已在國內組成完整的研究團隊,將持續開發此項技術在產、學、研各方向上的應用。

資料來源:http://www.nature.com/nature/journal/v542/n7639/full/nature21042.html  ttp://www.nature.com/nature/journal/v542/n7639/full/542035a.html
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