陳震：“萬花筒”下的微觀世界

探測材料的微觀結構對揭示其功能性的起源至關重要，進而加速和指導新材料的研發。電子顯微鏡是精確測量材料原子排列的最強大的工具之一。它不僅被廣泛用於物理、化學、材料和生物等科學領域，在工業界也被大量用於半導體晶片的質量監測。

電子顯微學技術的進展主導了大量的科學突破，近年來，獲得過 2011 年的沃爾夫物理獎、2017 年的諾貝爾化學獎和 2020 年的卡弗里納米科學獎。透過開發新型的顯微學成像技術，清華大學副研究員陳震

突破了原有成像技術的解析度極限，實現了最高解析度的原子影象。

陳震長期投身於新型定量顯微學成像技術的研究，側重於突破現有成像技術的極限，拓展成像技術的應用範圍，從而解決更多的材料結構問題。

2021 年 6 月，陳震與同事合作開創性的革新了疊層衍射成像技術，進而實現了

世界上解析度最高的顯微鏡

，超越之前的記錄 2 倍，捕捉到了迄今為止解析度最高的原子影象（0。02 奈米的單原子成像解析度）。值得一提的是，此前的解析度記錄也是由他和同事在 2018 年創下的。

在創下新紀錄的背後，陳震攻克了多項技術難關，比如透過開發反解多次散射的數學演算法，解決了困擾顯微學界近百年的樣品多次散射難題，實現了晶格振動決定的極限解析度和亞奈米的三維空間解析度，被譽為是“

實現了電子顯微學界長期追求的顛峰

”。

此外，陳震還提出和實現了一種新的材料原子尺度化學成分定量方法，以及實現了同時具有大視場、低劑量和亞埃解析度等優異效能的原子成像技術，有望進一步提高生物大分子成像的解析度，彌補常規冷凍電鏡技術的不足。

近期，陳震與美國康奈爾大學等機構的研究者合作開發了一種新的磁成像技術。這種技術結合零磁場下的洛倫茲四維掃描透射電子顯微術和電子疊層衍射成像技術，突破了電磁透鏡和光闌限制的物理衍射極限，大幅度提高了磁成像的解析度，並透過數值模擬展示了現有裝置實現亞奈米解析度的可能性。該工作使用 FeGe 樣品作為模型體系，在 94 開的低溫（約零下 180 攝氏度）下，成功展示了磁斯格明子內部清晰的精細結構。研究中使用的透射電子顯微鏡，更常用來進行材料原子排列的結構成像，最新的球差校正電子顯微鏡日常即能實現優於 0。1 奈米的解析度。

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