科学家在突破性实验中捕获4D原子运动

由于一些突破性的研究，可能需要调整关于材料如何熔化，冷冻和蒸发的长期理论。据报道，加州大学洛杉矶分校领导的科学家团队在他们改变状态时，通过时间和3D空间捕获了原子的4D运动。当原子开始从一种形式转变为另一种形式时，结果令人惊讶并与经典的“成核”理论相矛盾。该研究可能对创造和研究新材料，化学品和生物过程有价值。

在过去的研究基础上，该团队使用伯克利实验室最新的3D电子显微镜来检查切成纳米颗粒的铁铂合金，这是人类头发宽度的1 / 10,000。那些被加热到968华氏度，导致它们从一个固态转到另一个固态。加热后9,16和26分钟抓取3D图像，同时在显微镜中旋转样品。

该团队使用特殊算法跟踪相同的33个核，仅13个原子宽，位于单个纳米粒子中。“人们认为在大海捞针很难找到针头，”加州大学洛杉矶分校物理学和震惊教授Jianwei“John”Miao在一份声明中说。“在三个不同的时间在超过一万亿个原子中找到相同的原子有多难?”

正如预期的那样，允许从略微随机的状态变为铂和铁原子更整齐排列的状态。然而，科学家指出，原子核形成了不规则的形状，而不是由长期存在的理论预测的完美的圆形。此外，不是像预期的那样有明显的边界，原子的排列在表面附近更加混乱。

虽然这些结果可能听起来并不令人兴奋，但这是第一次看到成核作用。“在许多领域，成核基本上是一个未解决的问题，”共同作者彼得·埃尔丘斯说。“一旦你能成像，你就可以开始思考如何控制它。” 这可能会产生更好，更强的材料，并对关键的化学和生物反应有更深入的了解。