来自UCLA的物理学家首次确定了单个原子的三维坐标，这有助于科学家更好地理解材料的结构特性。原子是地球上所有材料的基本单元，其不同的模式也决定了不同材料的强度、导电性或者柔韧性等特性。如今，UCLA的科学家使用了一种功能强大的显微镜来确定单个原子的三维坐标，其精度达到了10-19，甚至比氢原子更小。他们的研究工作首次使得对于材料的微观性能的研究成为可能，这也为进一步指导科学家和工程师制造人造组成部分。该研究发表在《自然材料》杂志上。

在过去的一百年时间中，研究人员都在努力探寻原子在三维空间中的排列方式，而最常见的方式就是X射线晶体衍射。然而，X射线晶体衍射智能获得数十亿原子位置的综合信息，而不能确定单个原子的精确位置。由于X射线晶体衍射并不能揭示材料中每一个原子的结构，因此这种技术并不能确认材料中的微小缺陷。而这些点缺陷可以使材料更脆弱，这对于材料来说是非常危险的。Miao及其团队使用了一种扫描透射电子显微镜技术来探寻微观状态下的原子结构，由于不同的原子排列会引起不同的相互作用，因此可以揭示材料的原子结构。然而，扫描透射电子显微镜仅仅能获得二维图像，因此获得三维图像需要科学家首先扫描样品，然后经过一定角度后再扫描，通过不断重复这样的操作，知道获得需要的分辨率。该技术的缺陷就是不断用电子束轰击材料表面会对其造成非常严重的损坏。

Miao及其同事通过使用劳伦斯伯克利国家实验室的扫描透射电子显微镜，分析了一小片钨。通过62次的反复操作之后，研究人员可以获得3769个原子的3D图像。由于每次轰击后都需要等待数分钟才能开始下一次实验，因此该实验非常耗时间。研究人员对比了首次扫描和最后一次扫描获得的图像，证实了在低辐射条件下，该实验对钨并没有被明显损坏。

在此研究基础上，Miao及其团队计划进一步研究原子的排列对磁性的产生以及能源存储方面的影响。“我认为我们的研究工作会在21世纪对材料表征方面起到非常重要的作用。点缺陷对材料的性能影响非常大，且在许多物理和材料的教材中都有讨论。我们的实验首次直面三维材料内部的点缺陷问题。”

新材料在线编译整理——翻译：杨超    校正：摩天轮