化工仪器网手机版
移动端访问更便捷
原子级突破！国科大实现单原子光谱探测
2026年05月21日 10:15:58
来源：化工仪器网 点击量：3922
国科大团队联合多国机构，创新原子分辨ELD技术，将线性二色谱分辨率推至单原子级，突破传统X射线技术局限。该技术兼容现有电镜设备，可直接探测原子柱轨道极化，已获实验验证，为量子材料与原子级表征提供全新检测手段。
近日，中国科学院大学物理科学学院周武教授课题组联合多国科研团队，成功研发出基于扫描透射电子显微镜(STEM)的原子分辨电子线性二色谱(ELD)技术，首次将线性二色谱测量的空间分辨率从传统微米量级推进至原子尺度，实现对单个原子柱轨道极化的直接探测。相关研究成果已于2026年5月12日在线发表于国际顶级期刊《Nature Materials》，为凝聚态物理、材料科学及分析检测领域提供了全新的原子级表征手段。
电子轨道的占据方式直接决定量子材料的磁性、输运、超导等核心物性，而 “轨道极化” 与 “轨道有序” 是强关联体系中诱导新奇量子态的关键因素。长期以来，X 射线线性二色谱(XLD)作为研究轨道极化的主流技术，受限于微米级空间分辨率，无法解析界面、缺陷、局域应变等原子尺度结构不均一性引发的轨道变化，原子尺度轨道极化探测一直是电子谱学领域的重大挑战。
此次国科大团队研发的原子分辨 ELD 技术，核心创新在于利用 STEM 原子尺度电子束精确定位能力，在原子分辨电子能量损失谱(EELS)成像中引入方向选择性动量转移分析与信号提取策略。基于电偶极近似下的非弹性散射理论，当电子束沿特定晶轴方向入射时，不同方向的动量转移可与材料中不同空间方向延展的电子轨道发生选择性耦合，进而精准探测轨道各向异性。该技术无需额外硬件改造，兼容现有主流像差校正 STEM 平台，仅需沿样品晶带轴采集高采样率原子分辨 EELS 谱学成像数据即可实现，具备极强的实用性与推广价值。
为验证技术可靠性，研究团队选取钙钛矿锰氧化物 LSMO 薄膜作为模型体系，实验结果显示，压应变条件下 Mn 原子 3z2-r2 轨道占据占主导，张应变条件下 x2-y2 轨道占据显著增强，与传统 XLD 宏观测量结果高度吻合，且首次实现单原子柱灵敏度的轨道极化探测；对无应变、结构对称的 SrTiO3 测量未检测到 ELD 信号，进一步验证了该技术对轨道对称性破缺的特异敏感性。
作为电镜谱学技术的重大突破，原子分辨 ELD 技术填补了原子尺度轨道极化直接探测的技术空白，在分析检测与材料表征领域具有广阔应用前景。未来，该技术可广泛应用于界面超导、氧化物异质结、低维量子材料、缺陷态电子结构等前沿研究，为原子尺度电子各向异性与新奇量子态研究提供全新谱学工具，同时将推动高端分析仪器在原子级表征领域的技术升级，助力我国在量子材料、先进电子器件等领域的自主创新与高质量发展。
该研究得到北京高校卓越青年科学家计划、国家自然科学基金、中国科学院基础研究领域青年团队项目及中国科学院大学电子显微学中心的支持，多国科研人员协同攻关，彰显了跨国家、跨学科合作在突破前沿技术瓶颈中的重要作用。
相关阅读 Related Reading
查看更多+-
近期，大湾区大学17项仪器设备采购项目公开招标，拟采购42台/套仪器设备，预算总金额高达15514.43万元。2026-10-14 14:18:55
-
奥伟登宣布完成对CrestOptics的收购 进一步丰富生命科学成像产品组合
10月5日，Evident(奥伟登)宣布已完成对 CrestOptics S.p.A. 的收购，依托双方技术实力，进一步丰富Evi...2026-10-14 10:09:53 -
杭州电子科技大学对外公开登峰学科群设备更新项目（三期）采购意向，项目预算10096.94万元，拟采购103台/套教学科研设备，覆盖...2026-10-13 11:20:01
-
超1.26亿元！中国石油大学（北京）采购50台套油气能源科研仪器
据化工仪器网不完全统计，中国石油大学（北京）在2026年8月7日-10月13日期间完成一批大型科研仪器设备采购，共计50台/套仪器...2026-10-13 09:59:54 -
中国科学技术大学公布2026年10月仪器采购意向，预算总金额6831万元。2026-10-13 09:06:38
-
中国科学院大连化学物理研究所委托东方国际招标有限责任公司组织公开招标，采购场发射扫描电镜，预算510万元。2026-10-10 14:13:50
版权与免责声明
- ①凡本网注明“来源：化工仪器网”的所有作品，均为浙江兴旺宝明通网络有限公司-化工仪器网合法拥有版权或有权使用的作品，未经本网授权不得转载、摘编或利用其他方式使用上述作品。已经本网授权使用作品的，应在授权范围内使用，并注明“来源：化工仪器网”。违反上述声明者，本网将追究其相关法律责任。
- ②本网转载并注明自其他来源（非化工仪器网）的作品，目的在于传递更多信息，并不代表本网赞同其观点和对其真实性负责，不承担此类作品侵权行为的直接责任及连带责任。其他媒体、网站或个人从本网转载时，必须保留本网注明的作品第一来源，并自负版权等法律责任。
- ③如涉及作品内容、版权等问题，请在作品发表之日起一周内与本网联系，否则视为放弃相关权利。
