科学家们利用透射电子显微镜在3.5秒的时间之内完成将近3500张图像，作为3D电子断层的重建。在此之前，需要10-60分钟以及10倍强度的电子才能完成这样的图像序列。这种新技术特别适用于检测细胞、细菌、病毒以及动态过程，比如化学反应和电子开关现象。

德国尤里希研究中心Ernst Ruska中心的科学家利用透射电子显微镜在3.5秒的时间之内完成将近3500张图像，作为3D电子断层的重建。在此之前，需要10-60分钟以及10倍强度的电子才能完成这样的图像序列。这种新技术特别适用于检测细胞、细菌、病毒等易受电子束破坏的结构。另外，它还适用于动态过程，比如化学反应和电子开关现象，在三维及亚纳米精度上进行实时可视化。这项研究成果已发表于《科学报告》（Scientific Reports）期刊上。

电子断层扫描与计算机断层扫描相关，已成为研究及临床研究不可或缺的技术。相比于X射线技术，电子断层扫描可以对更小尺寸的物质进行扫描。电子断层扫描的三维空间分辨率是当今技术中最高的。该方法特别适用于研究病毒和细菌，从而促进药物发展，也特别适用于那些在纳米电子、能源技术等领域广泛应用的新型纳米材料的结构成像。

“电子断层扫描加快了成像采集、且减少辐射，开辟了新的视野，特别是在生命科学及软物质研究方面。”RafalDunin-Borkowski教授如是说。该技术中，透射电子显微镜从不同角度快速连续的记录亚微米级尺寸区域。

“个别图像无法显示样品的横截面。相反的，不同深度的信息叠加—类似于X射线图像—并透射到一个平面上。” Ernst Ruska中心主任、Jülich's Peter Grünberg研究所微结构研究所（Institute for Microstructure Research (PGI-5)）主任如是说。出于这个原因，对于计算机而言必须采用算法从一系列图像中计算物体的三维重构。

因为电子束会破坏样品，因而分辨率受到限制。特别是软质的生物样品只能获得很少的图像。它们的敏感结构，比如蛋白质，会被高能电子快速破坏。为了减少这一现象，Ernst Ruska中心研究人员为其电子显微镜配备了一个新型探测器。这个单独的电子探测相机直接记录进入的电子，无需将其转换成光子，即当前通常的做法。

“新一代探测器芯片具有非常高的灵敏度，这意味着同样质量的图像需要的电子束减少了2至3倍。”Ernst Ruska中心、Jülich's Peter Grünberg研究所VadimMigunov博士如是说。他在尤里希研究中心工程、电子及分析研究所（ZEA-2）的同事负责在芯片上开发电子产品，以确保数据的快速读取，从而使记录数据非常快速。

为了测试这一先进技术，VadimMigunov及其Ernst Ruska中心的同事一起，首先采用纳米管和催化剂进行测试，利用新的传感器来检查无机稀土基纳米管。“这样的结构是当前的热点，因为这可能适用于废热发电，甚至可作为新型的光源和催化剂。目前电子断层扫描每秒可记录大约1000张图像，可用于快速过程的纳米尺度观察，比如有关催化剂、催化生长过程或相变过程的化学反应。”VadimMigunov这样解释到。

这项研究具有更好的时间和空间分辨率，有助于揭示纳米催化剂功能随时间丢失的原因。催化剂纳米颗粒可用于产氢、分离有毒的温室气体。它们的效率主要取决于发生化学反应的表面原子的排列方式。

这项新技术还具有一系列优点。只需要短短的数秒时间进行计算就可以记录和重建试样的三维结构。所需的时间非常短，因此科学家们不仅可以从3D上观察实验，还可以观察“活的”实验。

新材料在线编译整理——翻译：菠菜    校正：摩天轮