戳这里复习：物质波看世界 | 第一话
03 走进物质波的微观世界
德布罗意的物质波理论为人类提供开启了观察和认识微观世界的智慧钥匙。一切运动的粒子都具有波粒二象性，区别在于它们的质量不同，带电状态的不同，运动速度不同，展现的物质波长不同。而波长又是决定显微镜观测分辨率的关键因素。随着科技的进步，人们发明和建立了不同类型的物质波光源和相关的显微技术。让我们一起伴随这些人类的智慧光源，一起走进物质波的微观世界，一起走向美好的未来!
3.1 电子束光源下的微观世界
冷冻电镜技术
冷冻电镜技术是人类解析完整病毒和关键蛋白的有力武器。2006年加拿大科学家首次解析出了SARS-CoV病毒表面刺突糖蛋白（S蛋白）的三维结构。见图12。
图12 SARS-CoV病毒冷冻电镜图片和三维重构的伪彩结构图[11]
2018年非洲猪瘟病毒传入我国，导致全国猪肉价格接连攀升。我国科研人员利用冷冻透射电镜（Cryo-TEM）连续4个多月收集高质量数据后，再以单颗粒三维重构技术，成功解析出非洲猪瘟病毒（ASFV）的三维结构。相较直径30nm的甲肝病毒(HAV)、直径50nm的寨卡病毒(ZIKA)、直径50nm的乙型脑炎病毒(JEV)、直径125nm的单纯疱疹病毒(HSV)，直径260nm的非洲猪瘟病毒结构十分巨大且复杂，见图13。
图13 我国科学家解析的非洲猪瘟结构示意图[12,13]
相信随着科研人员刻苦攻坚，在几个月内就将解析出SARS-CoV-2病毒的精细结构，揭示病毒侵入细胞的关键蛋白结构和作用位点，为开发效果佳、安全性高的疫苗打下坚实科学基础。
最近，半导体产业发展到7 nm制程，并不断向5 nm 和 3 nm制程演进，芯片制造难度也将加大，品质管理也愈趋严格。透射电子显微镜（TEM）以其最高可以到原子级分辨的观察能力，对纳米大小的缺陷如嵌入颗粒、通孔残留物等有效识别，将指出生产工艺中的通性问题，大大提升产品良率。结合聚焦离子束（FIB）准确定位取样和制样的能力，可以对芯片中任何位置进行细致的结构分析。另外，配合TEM能谱配件（EDX, EELS）,可以解析出样品元素分布图。图14是低倍下芯片的截面图。图15为由EELS电子能量损失谱获得的SrTiO3/LaMnO3界面原子级元素分布图，绿色为Ti元素，蓝色为Mn元素，紫色为La元素，红色为Sr元素[14]。
