三位RIKEN物理学家已经证明了超快透射电子显微镜测量纳米结构中声波的潜力。这有助于实现一种高分辨率成像方法，利用超高频声波对纳米尺寸的结构进行成像。

超声波通常在诊所和医院中用于对子宫内的内脏器官和婴儿进行成像。使用的声波的波长通常为几毫米，因此它们可以对低至该水平的结构进行成像。

虽然这样的分辨率对于医学成像来说已经足够了，但物理学家希望使用声波对几纳米尺寸的材料中的结构进行成像。

RIKEN突发物质科学中心(CEMS)的AsukaNakamura解释说：“如果我们可以使用波长约为100纳米左右的声波，我们就可以用它们来检查材料，例如发现缺陷。”“但对小缺陷的敏感性实际上取决于波长。”

这需要生成和检测波长小得多(因此频率更高)的声波。产生这种高频声波相对容易——几十年来，人们一直使用超短激光脉冲在金属和半导体中产生高频声波。但检测它们更具挑战性，因为它需要开发能够在空间上实现纳米分辨率、在时间上实现皮秒分辨率的探测器。

现在，Nakamura与CEM的同事TakahiroShimojima和KyokoIshizaka一​​起展示了一种特殊类型电子显微镜对此类超高频声波进行成像的潜力。该研究发表在《纳米快报》杂志上。

具体来说，他们使用超快透射电子显微镜(UTEM)来检测超薄硅板中心200纳米孔产生的声波。UTEM使用两束激光束，它们之间有轻微的延迟(见上图)。一束光束照亮样品，而另一束光束在显微镜中产生超短电子脉冲。这种设置可以在非常短的时间内解决问题。

当三人从理论上模拟波浪并将模拟结果与实验获得的图像进行比较时，他们发现了很好的一致性。

图像的质量超出了团队的预期，使他们能够对图像进行傅里叶变换分析(一种常用的数学分析技术)。“在进行这些实验之前，我们并不打算表征声波，”中村说。“但是在获取数据后，我们注意到它们非常漂亮，并且我们可以应用傅里叶变换。这对我来说是令人惊讶的。”

研究人员现在打算使用UTEM研究由这种纳米声波引起的固体中的超快结构和磁动力学。

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