你从未见过的原子形态：揭示隐藏的运动

马里兰大学材料科学与工程系助理教授张一超开发了一种电子显微技术，可直接对"莫尔相位子"进行成像——这种物理现象会影响新一代电子和量子设备中二维材料的超导性和热传导。该研究首次记录了单个原子热振动的图像，相关论文于7月24日发表在《Science》期刊。（参见下方视频链接）

厚度仅数纳米的片状二维材料，正作为新一代量子与电子器件的新组件被深入研究。扭曲二维材料中的关键特征是"莫尔相位子"，这对理解材料的热导率、电子行为和结构秩序至关重要。此前莫尔相位子难以通过实验检测，阻碍了人们对这类可能革新量子技术与高能效电子器件的材料深入研究。

张教授的团队运用创新性的"电子叠层成像术"应对挑战，实现了文献记载的最高分辨率（优于15皮米），并检测到由热振动引起的单个原子模糊现象。其研究揭示：空间局域化的莫尔相位子主导着扭曲二维材料的热振动，从根本上重塑了科学家对其影响机制的理解。

这项突破性研究不仅证实了长期存在的莫尔相位子理论预测，还首次证明"电子叠层成像术"能以原子精度绘制热振动图谱——这曾是实验能力无法企及的领域。

"这如同破译原子运动的隐藏语言，"张教授表示，"电子叠层成像术让我们直接观测这些细微振动。如今我们拥有探索未知物理现象的强大新方法，将加速二维量子材料的发现进程。"

张教授团队下一步将重点解析量子与电子材料中缺陷和界面如何影响热振动。通过控制这些材料的热振动行为，有望设计出具有定制化热、电和光学特性的新型器件——为量子计算、高能效电子学和纳米级传感器的发展铺平道路。