科学家首次捕捉到单个原子的影子

据国外媒体报道，澳大利亚格里菲斯大学（Griffith University）的研究人员首次拍摄到了单个原子的影子图像，这是一项国际性的科学突破。

澳大利亚布里斯班格里菲斯大学量子动力学中心的戴夫·科欧彬斯科（Dave Kielpinski）教授说：“我们已经达到了显微镜使用的极限，在可见光下，你不能看到比原子更小的物体了。我们希望探讨需要几个原子才能形成一个影子，我们证明了它只需要一个。”

有关此项研究的报告发表在了本周的《自然通讯》杂志上。捕捉到单个原子的影子图像是科欧彬斯科领导的研究小组在过​​去5年里努力研究的成果。

该研究小组利用一个超高分辨率的显微镜观察，这使得影子足够黑暗，可以被看出。这个原子在一个内室被孤立，被电动力牵制在自由空间。科欧彬斯科教授和他的同事们捕捉到了元素镱（ytterbium）的单个原子离子，并将它们暴露在特定频率的光下。在光的照射下，原子的影子投射到一个检测器上，数码相机然后捕捉到了图像。科欧彬斯科教授说：“通过使用超高分辨率显微镜，我们能够把图像集中到一个更小的区域，产生较暗的图像，使图像更容易被看到。”在这个过程中所涉及的精度几乎是超乎想象的。他说：“如果我们改变照射在原子上的光的频率的十亿分之一，我们就会看不到图像。”

单个原子的影子落在了圆筒的右端

该研究小组成员埃里克·斯爵德博士（Dr Erik Streed）说：“这些研究结果的影响是深远的。这些实验有助于确认我们对原子物理学的了解，对量子计算可能有用。对生物显微镜也有潜在的好处，因为我们能够预测单个原子的黑暗程度，以及在形成一个影子时应该吸收多少光，我们可以通过物理学测量显微镜是否实现了最大对比度。如果你想看非常小和脆弱的生物样品，如DNA链，这一发现非常重要，因为接触过多的紫外线或X射线会损害这种材料。我们现在可以预测在最佳显微条件下，观察细胞内的过程需要多少光线，而不需要损害它们。”

这可能令生物学家以不同的方式思考问题。斯爵德博士说：“最后，只需一点点光就足以完成这项工作。”