原子級(jí)顯微鏡可以說(shuō)各有優(yōu)勢(shì)

不同的原子級(jí)顯微鏡可以說(shuō)各有優(yōu)勢(shì)。老牌的SEM(Scanning Electron Microscope)可以獲得很多樣品信息，但能觀測(cè)到的半徑仍大于一些小半徑原子； 新式的STM(Scanning tunneling Microscope)此種顯微鏡的樣品便不限制成針狀，可用來(lái)看像的樣品范圍更大了；另外還有TEM(Transmission electron microscope)，雖然分辨率很高，但樣品要切成一片很薄的膜，技術(shù)上比較困難，而且會(huì)將樣品結(jié)構(gòu)破壞，價(jià)錢(qián)亦較昂貴。雖說(shuō)原子解析技術(shù)不再被FIM獨(dú)占，但目前能有與多的研究或?qū)嶒?yàn)都需要靠FIM才能做，像是單獨(dú)原子，或單一原子團(tuán)在特定的表面之原子運(yùn)動(dòng)過(guò)程。

真正理解材料的化學(xué)和物理性質(zhì)

為了真正理解材料的化學(xué)和物理性質(zhì)，我們需要更加地繪制出原子的排列方式。1959年，物理學(xué)家理查德· 費(fèi)曼 （Richard Feynman）在美國(guó)物理學(xué)會(huì)演講時(shí)提到，“在尺度范圍來(lái)觀測(cè)材料，有非常多的應(yīng)用空間”。這里的尺度，費(fèi)曼將其設(shè)定為0.1 埃，當(dāng)顯微鏡的分辨率達(dá)到0.1 埃后，受原子熱振動(dòng)的限制，顯微圖像就會(huì)到達(dá)物理極限。小的結(jié)構(gòu)變形會(huì)影響磁性、化合價(jià)和自旋態(tài)（spin state），而分辨率達(dá)到極限后，結(jié)構(gòu)變形就會(huì)變得明顯。

我們迫切需要更敏銳的顯微鏡,來(lái)幫助科學(xué)家解決重要的世界難題

我們迫切需要更敏銳的顯微鏡，來(lái)幫助科學(xué)家解決重要的世界難題：太陽(yáng)能、蓄電池和燃料電池，計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)芯片和固態(tài)照明，這些材料都需要向更發(fā)展。而通過(guò)顯微鏡得到的原子的三維圖像，將會(huì)為我們揭示，原子之間的相互作用是如何實(shí)現(xiàn)或限制材料功能的；重要的是，我們可以從中得知應(yīng)該如何增強(qiáng)材料功能。 對(duì)于電子和掃描探針顯微鏡，一些附加信號(hào)（如輻射光或電子流等）可能會(huì)被同時(shí)收集。因此，科學(xué)家可以測(cè)試，特定的晶格缺陷會(huì)不會(huì)抵消或增強(qiáng)固態(tài)照明或太陽(yáng)能電池的效果，一個(gè)分子是如何與基質(zhì)相互作用的，或者局部極化梯度如何影響鐵電和極性材料的氧化態(tài)和磁性性能。

加速顯微技術(shù)的發(fā)展,需要做3件事

近些年來(lái)，研究人員以相對(duì)較低的成本，通過(guò)更改像差校正器（aberration corrector）的設(shè)計(jì)方式，將顯微鏡的分辨率提高到了0.2埃。對(duì)顯微鏡、材料、光學(xué)器件和電子器件進(jìn)行微調(diào)，并降低環(huán)境噪聲，可以提高顯微鏡的成像穩(wěn)定性。而提高顯微鏡分辨率的主要障礙則來(lái)自商業(yè)——如果需求不足，投資回報(bào)的預(yù)期很低，那么制作顯微鏡的公司不會(huì)向太過(guò)專(zhuān)業(yè)的領(lǐng)域投資。 加速顯微技術(shù)的發(fā)展，需要做3件事：學(xué)術(shù)界和工業(yè)界積極合作，政府提供資金，成立專(zhuān)門(mén)的中心來(lái)發(fā)展計(jì)算能力、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和分析技術(shù)。