科學(xué)家近日取得了一項(xiàng)革命性突破，開(kāi)發(fā)出一項(xiàng)結(jié)合人工智能與電子顯微鏡的新技術(shù)，這項(xiàng)技術(shù)能夠揭示納米顆粒的隱秘運(yùn)動(dòng)軌跡。這一成果對(duì)材料科學(xué)、制藥以及電子領(lǐng)域具有深遠(yuǎn)影響。
這項(xiàng)技術(shù)的核心在于突破了電子顯微鏡成像過(guò)程中的噪聲干擾，實(shí)現(xiàn)了對(duì)納米顆粒原子級(jí)變化的精準(zhǔn)可視化。通過(guò)人工智能的介入，科學(xué)家們成功地從嘈雜的數(shù)據(jù)中提取出關(guān)鍵信息，讓納米顆粒在不同條件下的行為變得清晰可見(jiàn)。
研究團(tuán)隊(duì)利用這一技術(shù)，詳細(xì)記錄了納米顆粒隨時(shí)間變化的軌跡，相關(guān)研究成果已在《科學(xué)》雜志上發(fā)表。這項(xiàng)技術(shù)不僅提高了觀察精度，還大大加快了數(shù)據(jù)采集和分析的速度，為科學(xué)家提供了前所未有的研究視角。
紐約大學(xué)數(shù)據(jù)科學(xué)中心主任Carlos Fernandez-Granda教授表示：“納米催化系統(tǒng)對(duì)現(xiàn)代社會(huì)至關(guān)重要。全球約90%的制造產(chǎn)品在生產(chǎn)過(guò)程中都涉及催化反應(yīng)。我們開(kāi)發(fā)的AI技術(shù)，為探索材料的原子級(jí)動(dòng)態(tài)行為打開(kāi)了一扇全新的大門(mén)。”
為了直觀展示這項(xiàng)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，研究團(tuán)隊(duì)提供了電子顯微鏡拍攝的鉑納米顆粒圖像。原始圖像雖然空間分辨率極高，能夠呈現(xiàn)單個(gè)原子的結(jié)構(gòu)，但由于成像速度過(guò)快，畫(huà)面受到了嚴(yán)重噪聲的干擾。而經(jīng)過(guò)AI處理后，噪聲被有效去除，納米顆粒的原子結(jié)構(gòu)變得清晰可見(jiàn)。
這項(xiàng)研究由亞利桑那州立大學(xué)、康奈爾大學(xué)和愛(ài)荷華大學(xué)合作完成。研究團(tuán)隊(duì)結(jié)合了電子顯微鏡的高分辨率成像能力和AI的數(shù)據(jù)處理能力，實(shí)現(xiàn)了對(duì)分子結(jié)構(gòu)及其運(yùn)動(dòng)的精確觀察，精確度達(dá)到了十億分之一米。
亞利桑那州立大學(xué)材料科學(xué)與工程教授Peter A. Crozier解釋說(shuō)：“雖然電子顯微鏡能夠提供極高的空間分辨率，但納米顆粒的原子結(jié)構(gòu)在化學(xué)反應(yīng)中變化迅速，必須高速采集數(shù)據(jù)才能捕捉到其動(dòng)態(tài)行為。然而，高速采集帶來(lái)的噪聲問(wèn)題一直是個(gè)難題。我們開(kāi)發(fā)的AI方法能夠自動(dòng)去除這些噪聲，讓原子級(jí)的動(dòng)態(tài)行為變得清晰可辨。”
