摘要：一个研究团队设计了一种独特的方法来观察原子水平的材料变化。该技术为理解和开发用于量子计算和电子产品的高级材料开辟了新的途径。...

能源部橡树岭国家实验室领导的研究团队设计了一种独特的方法来观察原子水平的材料变化。该技术为理解和开发用于量子计算和电子产品的高级材料开辟了新的途径。

新技术称为快速对象检测和动作系统或RODAS，结合了成像，光谱和显微镜方法，以捕获短暂的原子结构形成时的性质，从而提供了前所未有的洞察力，以了解材料在最小尺度上如何进化。

将扫描透射电子显微镜（茎）与电子能量损失光谱或鳗鱼相结合的传统方法受到限制，因为电子束可以改变或降解所分析的材料。这种动态通常会导致科学家测量改变状态而不是预期的材料特性。 Rodas克服了限制，还将系统与启用计算机视觉的动态成像集成在一起，该成像使用实时机器学习。

在分析标本时，Rodas仅专注于感兴趣的领域。这种方法可以使快速分析（以秒或毫秒为单位）与有时需要的几分钟相比，其他干eels方法可能需要的几分钟。重要的是，Rodas提取了重要的信息，而不会破坏样本。

所有材料都有缺陷，这些缺陷几乎可以直接影响材料的任何特性，例如电子，机械或量子。缺陷可以在本质和响应外部刺激（例如电子束照射）上以多种方式排列自己。不幸的是，这些各种缺陷配置的局部属性尚不清楚。尽管STEM方法可以在实验上测量这种配置，但是在不改变它们的情况下研究特定配置是极具挑战性的。

该研究的主要作者说：“了解缺陷配置对于开发下一代材料至关重要。” “如果用这些知识授权，我们可以故意创建一种特定的配置来产生特定的财产。这种工作与观察和分析活动完全分开，但代表了未来的潜在影响力。”

释放量子材料的潜力

研究小组展示了他们在单层钼二硫化物上的技术，这是一种有希望的半导体材料，用于量子计算和光学应用。二硫化钼特别有趣，因为它可以从称为单硫空位的缺陷中散发单个光子。在该材料中，单个硫空位是指从其蜂窝晶格结构中没有一个硫原子，这是原子的排列。这些空缺可以汇总，从而创造出独特的电子特性，从而使钼二硫化物对于先进的技术应用有价值。

通过研究二硫化钼和类似的单层材料，科学家希望在原子量表上回答有关光学或电子特性的重要问题。

材料科学的新边界

Rodas技术代表了材料表征的显着飞跃。它使研究人员有能力在分析过程中动态探索结构 - 特性关系，靶向特定的原子或在形成时测量的缺陷，有效地收集各种缺陷类型的数据，适应实时识别新的原子或缺陷类别，并最大程度地减少样品损害，同时维持详细的分析。

通过将该技术应用于二硫化麦形钼二硫化物的单层，研究团队在电子束暴露下对缺陷形成和进化获得了新的了解。这种方法允许在动态状态下探索和表征材料，从而更深入地了解材料如何在各种刺激下的行为。

Roccapriore说：“诸如先进电子显微镜之类的材料科学技术继续扩展我们对物理世界的理解，而Rodas等系统可能在加速发现和创新方面发挥着至关重要的作用。” “实时观察和分析原子量表的材料的能力表明，推动计算，电子设备及其他方面的边界，并最终实现变革性技术的发展。”

ORNL的实验室指示研发计划赞助了这项工作，这是其相互联系的科学生态系统的一部分，即相交的计划。 STEM实验得到了科学科学办公室基础能源科学，材料科学和工程部门的支持，并在ORNL科学用户设施的纳米相材料科学中心进行了表演。这项工作得到了跨尺度合成科学中心的一部分，这是一个能源边界研究中心，该研究中心由华盛顿大学科学科学基础能源科学办公室资助。