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科学家扫描出令人惊叹的纳米级图像[组图]

    据美国《连线》杂志报道去年底，一支英国科学家首次拍下了一个进攻性病毒攻击酶和DNA链的实时纳米级影像，这是扫描探针显微镜发展中的最新突破。这些纳米光学显微镜科学家通过光栅扫描单个原子，制造出了一些令人惊叹的纳米级图像。在25届扫描隧道显微镜发展年会上，国际扫描探针显微镜图像竞赛展示了一组最佳的扫描隧道显微镜图像。以下是其中的部分作品。

    光栅扫描技术的前身就是扫描隧道显微镜（简称STM），这是1986年的一项重大发明，它的创建者为此获得了诺贝尔奖。扫描隧道显微镜将一根电子探针深入到物质中，让科学家能看到高电子密度区域，从而推断单个原子和分子所在的位置。从而，科学家就可以精确制造出原子级别的精微图像。

    1、量子森林

    由德国实验室托斯顿·邓卓巴拍摄的这一图像显示了一片GeSi量子点“森林”，其实，它们只有15纳米高，直径也只有70纳米。

    2、蓝宝石

    随着纳米技术的不断发展，科学家正在探索创新办法来建造原子级别的结构。美国伊利诺斯大学香槟分校的斯科特·麦克拉伦及其同事一同建造了这张精美制作的蓝宝石衬底的弹坑图像。此蓝宝石是通过飞秒级激光脉冲击打其表面而受热的，在此过程中，蓝宝石喷射出原子而留下一个浅浅的弹坑。此晶体经再加热和再次喷射，形成了这里所展示的内部深层结构。1飞秒是千万亿分之一秒。

  3、大肠杆菌

    此大肠杆菌展示了其保存完好的仅仅30纳米长的鞭毛。科学家是用原子力显微镜（简称AFM）来拍摄到此图像的。原子力显微镜（AFM）与扫描隧道显微镜（STM）最大的差别在于并非利用电子隧道效应，而是利用原子之间的范德华力作用来呈现样品的表面特性。与扫描隧道显微镜不同，原子力显微镜的尖端可直接接触到样品的表面。其尖端之间的力可以通过测量微型悬臂上的伸张力来计算。原子力显微镜如此灵敏，以至于小到只有几皮牛顿（一万亿分之一牛顿）的力出现时，它们也能探测得到。

    4、纳米线

    几种植物的叶子，包括荷花，展现出其自洁特性。这种所谓的“荷花效应”也叫作自清洁效应，那么，荷花何以出淤泥而不染？是因为它的表面十分光滑，污垢难以停留？不是。科学家用扫描电子显微镜观察，发现荷花的花瓣表面像毛玻璃一样毛糙，全是纳米级的“疙瘩”。这些“疙瘩”让雨水将荷叶清洗干净，从而让荷花保持最佳光合作用能力，显得精神抖擞。这张2微米x 2微米图像显示一种人造制品在模仿荷花的自清洁效应。此地毯似的一团纳米线是由化学汽相淀积处理而成的。当水滴落在此超级不沾水的纳米线上时，它们会快速滴落，并带走纳米线上的尘埃。

 5、蓝藻

    此蓝藻图像是科学家为了解此蓝藻细胞壁如何帮助它运动所设计的一系列实验中拍摄到的。美国科学家将最新的原子力显微镜技术应用到生物系统中，如细胞分类、趋化现象和共生现象。原子力显微镜相当灵敏，科学家表示，甚至2位在网球场上打球的人之间的吸引力都能让它感受得到。

    6、电荷

    科学家用静电力显微镜（简称EFM）拍摄了这张直径只有18纳米的碳纳米管所释放电荷的绦虫似的图像，其明亮的光环是碳纳米管顶端释放电荷形成的，而放了电的碳纳米管则呈现暗色。与扫描隧道显微镜（STM）不同，静电力显微镜通过静电力来制造图像。科学家表示，静电力显微镜特别容易观察纳米世界下任何物体的静电行为。

7、溴原子

    扫描隧道显微镜不仅仅只用于观察单个的原子，还可通达显微镜的尖端、一些精良的刻度尺和稳定的手来操纵单个的原子，如挑选原子或将它们从一边推到另一边。加拿大多伦多大学的化学家杨申云（音译）拍摄了此图像，证实了“这是一种分子级印刻的新办法”。杨申云说：“扫描隧道显微镜是一次一个人操纵原子的首个最好的工具。”通过此办法，杨申云成功将12个溴原子通过分子的自我组合排成一个圆圈。

    8、花开

    此13纳米x13纳米的图像显示通过分子束在单个金晶体上进行DIP和铜酞菁涂层所达到的效果。这些平面的有机分子展示出半导体的特性。此图像展现分子在特定情况下是如何自我排列的，此信息是科学家要建造未来半导体的关键之处。

  9、血细胞

    这些硬面包圈似的血细胞可帮助研究抗菌肽对细胞膜的影响。此图像显示人体血细胞经抗菌肽Phyllomelittin处理后的表面现象。Phyllomelittin是从猴树蛙是提取分离出来的一种新型抗菌肽。