物理化学的工具与方法
电子显微术(electron microscopy)
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普通显微镜能给你看到的总归有限——想看比一个光波长还小的东西,它就只会模糊一片。电子显微术绕开了这一点:它用一束电子而不是光来照亮样品。由于电子表现得像波长短得多的波,它们能揭示出精细上千倍的细节。
更准确地说,电子显微术是一类成像技术,它用磁透镜操控一束聚焦的电子,来形成样品高度放大的图像。有些版本让电子穿过一薄片以成像其内部,另一些则让电子束在表面上扫描、收集弹回或被打出的电子,从而建立起一幅极富立体感的表面形貌视图。
为什么重要:它让化学家和材料科学家看见单个的纳米结构、催化剂的布局、病毒的构造,有时甚至是单个原子——这些尺度完全超出了光学显微镜。一个提醒:电子束需要真空,并可能损伤脆弱的样品,而样品往往必须特别制备、冷冻或镀膜,所以图像呈现的是经过处理的标本,而非自由存活的对象。
为了弄清一种新催化剂为何有效,化学家用电子显微镜对它的表面成像。图像显示出散布在载体上的微小金属颗粒,每个才几纳米宽——而它们的大小和间距,恰好解释了这种催化剂究竟有多活泼。
用电子代替光,这种显微镜揭示出远在任何光学透镜触及范围之下的结构。
电子之所以能分辨出比光精细得多的细节,原因在于波粒二象性:一个快速电子的德布罗意波长远短于可见光,而分辨率受波长限制。把电子加速得更快,它们的波长就缩短,这就是为什么更高电压的仪器原则上能看见更精细的特征。
又称
另见