美國紐約大學研究人員開發了一項創新技術。該技術使人能夠以前所未有的方式窺視晶體結構，仿佛賦予人眼X射線般的超能力。這項名為“晶瑩剔透法”的新技術，將透明粒子、顯微鏡與激光技術相結合，使科學家能夠看到構成晶體的每個單元，并據此創建出動態三維模型。相關論文3日發表于《自然·材料》雜志上。
為了深入研究晶體，許多科學家將目光投向膠體粒子組成的晶體。這些粒子非常小，直徑通常在一微米左右。但相較于原子，它們又大很多，因此更容易在顯微鏡下觀察。
此次，研究人員致力于開發一種方法，以可視化晶體內部的構建塊。他們首先創建了透明的膠體顆粒，并添加了染料分子來做標記，從而在顯微鏡下可用熒光區分每個顆粒。
但僅靠顯微鏡還不夠，研究人員轉向了共聚焦顯微鏡成像技術。該技術利用激光束掃描材料，從染料分子中產生特定的熒光。這不僅能夠揭示晶體的每個二維平面，還能將這些平面堆疊起來，構建出三維數字模型，并精確確定每個粒子的位置。這些模型可以旋轉、切片和拆解，從而揭示晶體內部任何潛在缺陷。
在靜態晶體中，他們用該技術觀察了晶體孿生現象。此外，這項技術還允許科學家在晶體變化時對其進行可視化。例如，當晶體熔化時會發生什么？粒子會重新排列嗎？缺陷會移動嗎？在一項實驗中，研究人員熔化了一種具有礦物鹽氯化銫結構的晶體。他們發現，缺陷是穩定的，并未如預期那樣四處移動。
為了驗證靜態和動態晶體的實驗，研究人員使用計算機模擬來創建具有相同特征的晶體，并證實這一方法可準確捕捉晶體內部情況。這一突破性技術有望為構建更優質的晶體和開發與光相互作用的光子材料鋪平道路。
【總編輯圈點】
寶石是晶體，冰塊和食鹽也是。研究晶體對材料學、物質科學都有重要意義。要了解晶體內部結構，就要借助先進的科學儀器，看到各個離子的相互位置關系和對稱狀態。但是，要想實時觀察，還是人眼+顯微鏡的組合更為便捷。此次，科研人員采取了“染色法”，并用共聚焦顯微鏡成像技術讓染料分子產生特定的熒光，這樣一來，人們可以看到晶體的每個二維平面，還能及時捕捉晶體不同狀態時內部的變化。這一技術，可為開發更有意思的光子材料開辟新路。
