日本團(tuán)隊(duì)利用中子射線開發(fā)全息成像技術(shù)成功獲得輕元素的超精密原子三維圖像

日本熊本大學(xué)近日發(fā)布消息稱，該大學(xué)與多家日本大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)組成的聯(lián)合團(tuán)隊(duì)利用包含各類波長(zhǎng)中子射線的“白色”中子束（所謂“白色”的比喻，是因?yàn)榘咨梢姽馐怯筛鞣N不同波長(zhǎng)的光波所構(gòu)成）開發(fā)出新型全息顯微鏡，可用于在原子水平對(duì)半導(dǎo)體、傳感器等高性能材料中添加的微量輕元素進(jìn)行精密結(jié)構(gòu)分析。其中子束來自位于茨城縣東海村的“大強(qiáng)度質(zhì)子加速器”（J-PARC）。這項(xiàng)成果的突破點(diǎn)在于：

一是能夠分析微量輕元素?fù)诫s物。以往采用的X射線和電子束，對(duì)于氫、鋰、氧等輕元素的敏感度很低，無法用于成像。而上述輕元素在今后開發(fā)新能源材料時(shí)，將有重要用途。

二是對(duì)破解功能性材料的作用機(jī)理具有重大意義。在研發(fā)過程中，團(tuán)隊(duì)成功對(duì)螢石結(jié)晶中摻入稀土元素銪（Eu）的情況進(jìn)行了驗(yàn)證，通過超精密成像，對(duì)稀土元素周邊的特殊結(jié)構(gòu)成功進(jìn)行了解析。螢石是放射線傳感器中的核心材料。這是世界上首次對(duì)這種結(jié)構(gòu)進(jìn)行解析，這一技術(shù)將有望大幅度提高放射線傳感器的性能。

此外，由于利用這種“白色”中子射線對(duì)摻雜物進(jìn)行研究時(shí)，只需進(jìn)行一次拍照即可對(duì)100種波長(zhǎng)形成全息圖，從而極大地縮短了研究周期。

參加這一工作的有熊本大學(xué)、名古屋工業(yè)大學(xué)、茨城大學(xué)、廣島市立大學(xué)、高輝度光科學(xué)研究中心等多家單位的研究人員。

來源：科技部endprint