科學(xué)家近日取得了一項革命性突破，開發(fā)出一項結(jié)合人工智能與電子顯微鏡的新技術(shù)，這項技術(shù)能夠揭示納米顆粒的隱秘運動軌跡。這一成果對材料科學(xué)、制藥以及電子領(lǐng)域具有深遠影響。
這項技術(shù)的核心在于突破了電子顯微鏡成像過程中的噪聲干擾，實現(xiàn)了對納米顆粒原子級變化的精準可視化。通過人工智能的介入，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。
研究團隊利用這一技術(shù)，詳細記錄了納米顆粒隨時間變化的軌跡，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)對現(xiàn)代社會至關(guān)重要。全球約90%的制造產(chǎn)品在生產(chǎn)過程中都涉及催化反應(yīng)。我們開發(fā)的AI技術(shù)，為探索材料的原子級動態(tài)行為打開了一扇全新的大門?！?/p>
為了直觀展示這項技術(shù)的優(yōu)勢，研究團隊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)單個原子的結(jié)構(gòu)，但由于成像速度過快，畫面受到了嚴重噪聲的干擾。而經(jīng)過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。
這項研究由亞利桑那州立大學(xué)、康奈爾大學(xué)和愛荷華大學(xué)合作完成。研究團隊結(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，實現(xiàn)了對分子結(jié)構(gòu)及其運動的精確觀察，精確度達到了十億分之一米。
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：“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)才能捕捉到其動態(tài)行為。然而，高速采集帶來的噪聲問題一直是個難題。我們開發(fā)的AI方法能夠自動去除這些噪聲，讓原子級的動態(tài)行為變得清晰可辨。”
