东京大学的研究人员结合新技术，实时记录了盐晶体形成时的第一个原子分辨率视频。该团队使用原子分辨率实时视频记录的新技术和类似的锥形碳纳米管限制新技术来实现这一令人印象深刻的壮举。
在深入研究之前，提供上下文很重要。盐晶体与雪花和钻石等其他晶体一样，由重复排列的分子组成。虽然晶体可以采取许多不同的形式，但它们的共同点是高度有序的微观结构。无序分子排列成有序晶体结构的过程称为成核。在此过程中出现第一个晶体所需的时间称为初级成核时间。二次成核是由预先存在的晶体产生的新晶体结构。
几个世纪以来，成核一直是科学研究的主题。科学家们已经能够在原子水平上观察分子并看到晶体的样子。尽管如此，直到现在，还没有人观察到晶体形成的动态过程。观察成核过程应该有助于阐明该过程并有助于扩展我们对分子结构和结晶的理解。
图片来源：美国化学学会/东京大学
“我们的一名硕士生 Masaya Sakakibara 使用 SMART-EM 研究氯化钠 (NaCl) – 盐的行为，”项目助理教授 Takayuki Nakamuro 说。'为了固定样品，我们使用了原子厚度的碳纳米角，这是我们之前的发明之一。凭借 Sakakibara 拍摄的令人惊叹的视频，我们立即注意到有机会以前所未有的细节研究晶体成核的结构和统计方面。
SMART-EM 是由东京大学化学系学生开发的单分子原子分辨率实时电子显微镜技术。该技术以每秒 25 帧的速度捕捉图像。
Nakamuro 和他的团队查看了 Sakakibara 的视频，并且根据Phys.org 的说法，“他们是第一批看到由数十个 NaCl 分子组成的微小立方体晶体从分离的钠离子和氯离子的混沌混合物中出现的人。” 他们观察到晶体出现频率的统计模式遵循正态分布。晶体出现的正态分布长期以来一直是一个理论，但尚未通过实验验证。
图片来源：美国化学学会/东京大学
大学教授 Eiichi Nakamura 补充说：“盐只是我们探索成核事件基本原理的第一种模型物质。盐仅以一种方式结晶。但是其他分子，例如碳，可以通过多种方式结晶，从而产生石墨或金刚石。这被称为多态性，没有人见过导致它的成核的早期阶段。我希望我们的研究提供了了解多态性机制的第一步。
该团队希望更好地了解多态性，这是生产各种医药和电子元件的重要过程。要阅读有关正在进行的研究的更多信息，请参阅“捕捉晶体核从紊乱中出现的时刻”，作者为 Takayuki Nakamuro、Masaya Sakakibara、Hiroki Nada、Koji Harano 和 Eiichii Nakamura。
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