物理化學的工具與方法
電子顯微術(electron microscopy)
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普通顯微鏡能給你看到的總歸有限——想看比一個光波長還小的東西,它就只會模糊一片。電子顯微術繞開了這一點:它用一束電子而不是光來照亮樣品。由於電子表現得像波長短得多的波,它們能揭示出精細上千倍的細節。
更準確地說,電子顯微術是一類成像技術,它用磁透鏡操控一束聚焦的電子,來形成樣品高度放大的圖像。有些版本讓電子穿過一薄片以成像其內部,另一些則讓電子束在表面上掃描、收集彈回或被打出的電子,從而建立起一幅極富立體感的表面形貌視圖。
為什麼重要:它讓化學家和材料科學家看見單個的奈米結構、催化劑的布局、病毒的構造,有時甚至是單個原子——這些尺度完全超出了光學顯微鏡。一個提醒:電子束需要真空,並可能損傷脆弱的樣品,而樣品往往必須特別製備、冷凍或鍍膜,所以圖像呈現的是經過處理的標本,而非自由存活的對象。
為了弄清一種新催化劑為何有效,化學家用電子顯微鏡對它的表面成像。圖像顯示出散布在載體上的微小金屬顆粒,每個才幾奈米寬——而它們的大小和間距,恰好解釋了這種催化劑究竟有多活潑。
用電子代替光,這種顯微鏡揭示出遠在任何光學透鏡觸及範圍之下的結構。
電子之所以能分辨出比光精細得多的細節,原因在於波粒二象性:一個快速電子的德布羅意波長遠短於可見光,而解析度受波長限制。把電子加速得更快,它們的波長就縮短,這就是為什麼更高電壓的儀器原則上能看見更精細的特徵。
又稱
另見