LVEM5超小型透射电子显微镜助力原子级物质波分束器研究

2015年10月，奥地利维也纳大学（University of Vienna, Austria）Markus Arndt教授课题组利用低电压透射电子显微镜（LVEM5）来表征多个不同的网栅，并得到了较好的实验结果。

Markus教授课题组对几种物质网栅进行了不同表征，如图1所示： a，网栅写入单层石墨烯（在氮化硅支持多空膜上）；由于网栅化的石墨烯表面能变大，石墨烯带自发卷曲形成碳纳米管（b, c）；d，石墨烯六角单层的原子结构； e，为防止卷曲减少栅长度到250nm；f，双层石墨烯制作网栅可以使栅格保持平面不卷曲； g，碳质联苯膜大面积网栅； h ，氮化硅网栅(45nm) 。Markus教授同时将这些发现用于研究小分子在范德华力的影响下，小分子和纳米网栅的物质波干涉现象，验证了波尔和爱因斯坦关于测不准原理的争论。

图1   LVEM5对几种物质网栅的表征

文章认为，这些超薄纳米网栅可用于研究小分子双缝是否会破坏量子干涉，其被视为一种在纳米机械波领域探讨波尔和爱因斯坦关于不确定性的争论。结果表明网栅达到纳米级，实现了高对比度的量子干涉，如图2所示。a-e间距大约105nm，图2 （上）是光栅的类型和厚度，图2（中）是酞菁分子的荧光图像(PcH)衍射图，图2 （下）是每个衍射荧光图像在白线位置积分曲线。实验结果部分证实了波尔的推理。

图2  膜厚和材料的变化对范德瓦耳斯

    相互作用分子衍射现象的影响

Markus教授实验中所用的LVEM5低电压透射电子显微镜，体积小巧，主机可直接置于实验室的桌面上。主机采用Schottky场发射电子枪，虽然加速电压只有5KV，但可以实现高达1.5nm的分辨率，纳米结构可以获得高质量的电镜照片，且直接保存Tiff格式，无需转码。设备无需特殊减震实验室和专人操作管理，无需液氮和动力电，操作维护简单便捷。

[1] 相关文献 Christian Bran, etc. An atomically thin matter-wave beamsplitte, Nature Nanotechnology, 2015, 17.

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