The U.S. Department of Energy’s (DOE) Brookhaven National Laboratory, Euclid TechLabs LLC, the National Institute of Standards and Technology (NIST), and JEOL have won a 2019 R&D 100 Award for the development of the “Affordable Laser-free Retrofittable Stroboscopic Solution for Ultrafast Electron Microscopy.”
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年度研发100奖项自1962年以来一直承认逐步科学思想和技术。今年的获奖者已由一名法官选定，其中包括来自学术界，工业和政府领域的40多名高度放置的专业人士。研发世界副总裁兼编辑总裁保罗J. Heney提到了这100个获奖产品和技术将为该行业带来积极的变化，具有巨大的效果，使得大大效益。
透射电子显微镜
透射电子显微镜（TEM）被认为是确定各种材料的原子和电子结构的重要工具。亚博网站下载该研究包括分析高温超导体，铁电和铁磁性（自发电气和磁极化）器件，纳米级量子系统，用于神经形态（脑激发）计算，催化剂和电池。由于它们的高空间分辨率降至埃赫斯特罗姆的一小部分，或者是百万分之一厘米，这些是可能的。On the other hand, a conventional TEM has a video rate of roughly 30 frames per second, or 33 milliseconds, i.e., too slow to capture atomic vibration, lattice motion, charge transfer, ion transport, electric and magnetic switching, and other dynamic processes in these materials. This limitation is mainly due to the electron beam produced in TEM being continuous, rather than pulsed.
为了克服TEM的上述缺点，Brookhaven Lab的研究人员将用电子脉冲系统取代激光器。对于超快TEM实验，团队成员引入了加速器技术以“切”将电子的不间断波形的超薄脉冲下降到10个皮秒，以高重复速率（Megahertz到Gigahertz）在频闪模式下。
在频闪模式下，脉冲不断循环，以创建一个时间分辨率的图像，类似于胶片卷轴是由一系列独立的图像组成，当快速连续观看时，似乎是一个连续的运动。这些脉冲的速率可以根据感兴趣现象的自然时间尺度进行调整，例如，金属-绝缘体跃迁或自旋波传播。这一创新发明推出了一种低成本的无激光装置，可用于在非常短的时间内分析能源和生物材料的动态行为。亚博网站下载
开发电子脉冲剂
该团队在EuclID中开发并构建了电子脉冲。他们进一步在JEOL美国总部的TEM中进行了进一步测试了该设备，并在NIST和Brookhaven TEM中安装了它，在各种电压下运行。该装置已用于不同的实验中以研究其潜力，包括是否可用于探测具有强相关的电子甚至在生物样品中具有强相关的电子的超快动态。亚博网站下载已知通常用于TEM的高能电子束通过破坏原子键来损坏生物样品;但是，如果脉冲之间可以自愈合，可以减轻辐射损伤。
团队成员Yimei Zhu，Brookhaven实验室的电子显微镜和纳米结构集团的高级物理学家和领导者，所述技术和材料科学部门表示，这项技术可以执行时间解决的测量和研究生物学分子如何对外刺激作出反应。亚博网站下载亚博老虎机网登录他进一步指出，该设备将成功帮助研究人员在所需空间和时域中研究和分析功能材料的微观结构，电子结构和旋转状态。亚博网站下载
12月5日，在加州圣马特奥举行的2019年R&D 100大会上，布鲁克海文及其合作者和其他获奖者获得了R&D 100奖的表彰。自1987年以来，布鲁克海文实验室获得了37项研发100项大奖，包括显微镜光学、电催化剂、纳米织构方法和辐射探测器。
源
https://www.bnl.gov/newsroom/news.php?a=116892.
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