问题

在你科研过程中遇到过哪些惊艳的图片?

回答
要说科研过程中遇到的“惊艳”图片,这确实是一个非常个人化的体验,因为“惊艳”往往伴随着对某个领域深度理解后的豁然开朗,或是初次接触某个现象时的震撼。对我来说,最能称得上“惊艳”的图片,通常不是那种色彩斑斓、构图完美的艺术照,而是那种蕴含着深邃科学原理,或者揭示了生命、宇宙奥秘的图像,它们往往以一种朴素甚至粗糙的方式,传递着最本质的信息。

我记得在读研究生初期,一次偶然的机会,我在导师的实验室里看到了几张来自透射电子显微镜(TEM)的照片。当时我刚开始接触材料科学,对于微观世界的了解仅限于教科书上的插画。导师把一张照片放在我面前,照片的主体是几个模糊的颗粒,看起来跟灰尘差不多,但是放大到数万倍甚至数十万倍之后,那些颗粒的边缘显露出了极其复杂的结构。

这张照片展示的是一种纳米材料的晶界。我当时被深深吸引住了,不是因为照片有多么“漂亮”,而是因为我“看懂”了它背后的故事。TEM的照片本质上是穿透物质的光电子信号转换来的,所以它看到的不是我们肉眼所见的那种光滑表面,而是物质内部的原子排列。在这张照片里,我看到了那些原本排列整齐的原子 lattice(晶格),在颗粒的边界处,这种排列发生了扭曲、错乱,甚至完全消失,形成了一种“不规则”的区域。

导师解释说,这些晶界是材料性能的关键。就好比一块木头,它的纤维方向决定了它的强度,而纤维之间的交界处,也就是“晶界”的类比,才是最容易断裂的地方。在纳米材料中,晶界可能占据了材料体积的很大一部分,它们的结构和性质直接影响着材料的导电性、强度、催化活性等等。

我盯着照片看了很久,试图在那些黑白灰的像素点中寻找原子。虽然TEM的分辨率还不足以让我看到单个原子,但那种“看到”了物质内部原子排列错位的震撼感,是任何文字描述都无法比拟的。我突然意识到,那些我们习以为常的宏观材料,其底层的逻辑竟然如此复杂,而且这些微观的“缺陷”或“边界”才是决定其本质的关键。

后来,我开始尝试自己处理TEM数据。每一次看到清晰的晶格条纹,每一次能够识别出位错(dislocation)的踪迹,那种感觉都像是解开了一个隐藏的谜题。尤其是当看到一张非常精美的高分辨率透射电子显微镜(HRTEM)照片时,我更是会被它所“征服”。

有一张HRTEM的照片,展示的是一个半导体异质结的界面。半导体材料,比如硅和砷化镓,它们内部的原子排列方式是不同的,就像两种不同图案的砖块堆叠在一起。这张照片就像一把“放大镜”,直接“看”到了这两种砖块在界面处的堆叠情况。我可以看到清晰的原子层,甚至还能分辨出不同材料的原子类型(虽然不是用颜色区分,但可以通过晶格常数和电子散射能力推断)。

最让我感到惊艳的是,我能够在这个界面上看到一些“不完美”的地方:原子层出现了断裂、偏移,甚至有些地方出现了空的原子位置(空位)或者多余的原子(间隙原子)。这些微观的缺陷,就像是建筑中的瑕疵,但正是这些瑕疵,直接影响了电子在界面处的行为,也就是我们常说的“界面效应”,这对半导体器件的性能至关重要。

我记得当时花了很长时间去分析这张照片,试图数清楚界面两侧的原子层数量,识别出可能存在的缺陷类型。看着屏幕上那些细密的点,我感觉到自己好像站在了物质世界的“边缘”,窥见了它最本质的构成和运作方式。那是一种纯粹的、基于观察和逻辑的认知,不掺杂任何主观的美化,但却比任何华丽的辞藻更能触动人心。

对我而言,这些“惊艳”的图片,不是因为它们有多么“漂亮”,而是因为它们提供了直接的证据,让我能够“看见”那些肉眼无法触及的、决定事物本质的微观结构和现象。它们是科学探索的“眼睛”,是理解世界最直接、最有力的方式。每次看到这样的图片,我都会重新燃起对科学的好奇和探索的动力,感觉自己又离真理近了一步。

网友意见

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给你一颗小心心(,,•́.•̀,,)

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媒体是如何报道科研成果的(翻译在下面):


科学家:“我们在一次实验中消灭了10%的癌细胞。”

见报:“癌症被治愈了!”

科学家:“我们没有治愈癌症,只是向着未来的治疗方案更快地迈进了。”

见报:“时间旅行被发明出来了!”

科学家:“F**k you!"

见报:”科学家强奸了记者!”


图片来源:链接



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设计&产品 - 摄影&旅行 - 思考 - 放松

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以前学院里也会组织科研美图大赛

很多同学都在培养基上用细菌真菌作画

看到的往往都很稀松平常

比如这种

这种

还有这种

一般般嘛,我也能画


直到我有一天上网冲浪看到了这个图

“冬春之战”(The Battle of Winter and Spring),美国微生物学会2018年第四届培养皿绘画大赛的冠军作品,由格鲁吉亚农业大学学生Ana Tsitsishvili创作。


给跪了好吧

这里面用到了多少菌种我们就不说了

单是那种细微地把菌落错落有致地划上去还不互相干扰就很牛逼了,“白色的“冬天”由葡萄球菌与蕈状芽孢杆菌组成,它无法突破培养皿的中线,这是因为另一侧的培养基含有抑制这些细菌生长的抗生素。春天的一侧含有微球菌以及红酵母菌,它们对培养基中的抗生素具有抗性。”

还有背景的烟雾,非常到位

真想看看这个培养皿长满之后是什么样子

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曾经待的组里做电池材料的,需要用电镜表征材料形貌,上图是组里一位师兄做层状材料MoS2做出的一朵纳米花,还有露珠在上面。

纳米花有很多paper都报道(还上过nature nanotechnology的封面)google nano flower也能看到,不过这朵花是无心插柳,因为他应该做成大片层状的,没想到团聚在一起成一朵花了,估计是条件没控制好。当时看到还是挺惊艳的,镜头移来移去发现结构一团糟,突然出现在镜头里一朵花,挺治愈的

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