纳米技术研究的新工具：聚焦离子束

材料牛注：无论是扫描电子显微镜（SEM），还是透射电子显微镜（TEM），都是以电子束为光源。但在这篇报道中，聚焦离子束（FIB）显微镜采用离子束为光源，其不仅具有电子显微镜分析材料的功能，还能够对材料进行解剖分析，从而得到三维图像。总的来说，离子束显微镜更具有优越性。

德国电子同步加速器研究所（DESY）的科学家们采用一种全新的“纳米手术刀”来合成具有纳米精度的样品或材料，同时用扫描电子显微镜跟踪这一过程。而目前已经商业化的聚焦离子束（FIB）显微镜也可以用于材料结构内部的显微观察。这台聚焦离子束（FIB）显微镜作为德国电子同步加速器研究所的联合研究项目的一部分，在联邦科技部资助下，被拜罗伊特大学购买了下来。设备被放在电子同步加速器研究所的纳米实验室中与拜罗伊特大学联合使用。

通过聚焦离子束制备的双堆叠金刚石压腔。（图片来源：拜罗伊特大学）

拜罗伊特大学项目科学家Maxim Bykov解释道：“这种显微镜不仅能够检查材料表面下的微观缺陷、裂痕或者点状腐蚀区域，还能够在纳米尺度范围内以极高的精度机械加工样品表面。”

离子束可以被用来加工材料就好像是一种微型铣床。因此，将离子束和电子束显微镜组合后运用在在纳米技术、材料科学和生物学领域将变得特别有意义。

拜罗伊特大学联合研究项目负责人Natalia Dubrovinskaia教授表示：“离子束除了能够检测材料结构，还具有剖析材料的能力，这使其能广泛地运用于其他领域。”

例如制备微型钻石砧，这种钻石砧常在超高压实验中被用来支撑样品，但是由于其尺寸太小的原因而没有其他更好的制备方法。而离子束显微镜可以采用被称为双堆叠金刚石压腔来制备具有纳米精度的钻石。电子同步加速器研究所（DYSE）的科学家Hanns-Peter Liermann领导的团队在DYSE的极端条件光束（ECB）P02.2下就进行了这种超高压实验。

另外，科研人员也可以通过这台设备测量荧光辐射来研究样品的化学组成。DESY纳米实验室负责显微镜和纳米结构的 Thomas Keller补充道：“与内置铣床联合使用，我们不仅能够确定材料的三维结构，而且还能通过依次剖析材料并进行化学分析，以获得表面以下的元素分布，就如同三维层析成像一般。”

总的来说，离子束显微镜集检测材料结构和剖析材料的能力于一身，显得更具有优越性。

原文链接：New focused ion beam strengthens nanotechnology and high-pressure science

本文由编辑部杨志涛提供素材，李亦回编译，黄超审核，点我加入材料人编辑部。