据《连线》杂志报道,近日,一个英国科学家小组首次制作了一组纳米级图像,展示了含酶入侵细菌与DNA链的实时相互作用。这些技术的始祖便是扫描隧道显微技术,这项1986年的发明让其发明者荣获了诺贝尔奖。扫描隧道显微技术使得电子探针可以通过一个物质上方,从而使科学家们得以看见高电子密度区域,并推断单个原子和分子的位置。
为了纪念扫描隧道显微技术的发展,科学家举办了一个名为SPMage07的国际竞赛,展示迄今获得的最佳扫描隧道显微图像。在此罗列上榜作品,并撷取几张照片予以浏览。
1.量子森林
是由托斯藤·兹欧姆巴在德国实验室中捕获的图像,它展示了锗硅量子点,仅高15纳米,直径为70纳米。
2.蓝宝石上的陷坑
美国伊利诺伊大学的斯科特·麦克莱伦与弗米雅·瓦他纳比以及大卫·卡希尔共同合作,制作了蓝宝石衬底上精密巧妙制作的陷坑图像。通过使用千万亿分之一秒的激光脉冲撞击其表面,这块蓝宝石被加热了,表面留下了一道浅细的陷坑。之后,这块蓝宝石再次被撞击加热,就产生了可见的内部梯级结构。
3.大肠埃希杆菌
展示了长仅30纳米的保存完好的鞭毛。为了制作这个图像,科学家们使用了一个原子力显微镜。
4.具有自净能力的纳米丝
长宽均为2微米的原子力显微镜图像显示,科学家打算人为模拟荷花破坏灰尘的属性——通过化学蒸镀法,将纳米丝进行地毯状组装。当水滴碰上这种超级不易被水沾湿的纳米丝,水滴迅速滑落,将讨厌的灰尘粒子带走。
5.蓝细菌(见图三)
这个蓝细菌的图像是在一系列的实验后制作成功的,这些实验有助于科学家们了解藻类是如何借助其细胞壁结构移动的。
6.碳纳米管发出的电荷(见图四)
科学家们使用静电力显微镜获取了绦虫状的图像,图中展示了直径为18纳米的碳纳米管发出的电荷。
7.排成环状的溴原子(见图一)
多伦多大学化学家杨森云利用扫描隧道显微图像,证明“出现了一种分子水平的印刻新方法”,他说:“扫描隧道显微技术是这个时期首个被用来操纵原子的技术,也是一种最佳工具。”图中是对12个溴原子的近距离观察,这12个溴原子通过分子自组装技术排列成环形。
8.花簇
长宽都是13纳米的图像显示,使用分子束的分层结果。图中展示了分子是如何在某种状况下进行自我排列,这对计划制造未来半导体的科学家而言意义重大。
9.血细胞似面包圈(见图二)
这些面包圈状的血细胞在SPMage07排名中位居第二,科学家们利用它们研究细胞膜上抗生素缩氨酸的作用。
本报通讯员 刘妍