3D顯微學新突破 解析原子結構新方法

新網記者周煊惠台北特稿
2012/7/11 下午 04:05:46 / 科技新知

　目前電子顯微鏡皆為二維投影，無法直接由影像解讀其材料內部原子結構。清華大學教授陳福榮與比利時安特惠普大學教授德克‧凡‧戴克(Dirk Van Dyck)合作研究後發現，天文物理學中的哈伯方程式理論可應用在解析原子結構上，以平面上原子波中反射的訊息來決定原子在三維空間的位置。

清華大學教授陳福榮詳細解說此項新突破之理論。(張渝萍攝影)

　陳福榮表示，以往原子分辨率電子顯微鏡雖能解析二維原子，但結構非三維易導致誤判。平日愛閱讀書籍的他受到英國天文物理學家愛丁頓(Arthur Stanley Eddington)的啟發，觀察到大爆炸學說裡的哈伯方程式星球距離及遠離我們的速度呈線性關係因而推測出宇宙誕生之時間，決定以天文學哈伯方程式來推算原子哈伯方程式，透過電子發射後與原子作用後的波，稱為相位；利用相位的距離來推算原子的排列位置及深度。

　他說，以往應用於生物冷凍電鏡斷層攝影術投影病毒或蛋白質，需耗費高達三千張影像、兩百天才能建立其大約之結構，並且仍無法達到原子解析的水平；然而利用電子出射波構出的三維原子結構，推算的時間將能縮短為三分之一，而測量的精準度也已高達0.2A。

清華大學校長陳力俊也特別前來參與此項研究發表。(張渝萍攝影)

　目前電子顯微鏡仍然無法解析出精確的蛋白質原子結構，而陳福榮此項解析新法可擴展應用於生物科技及材料科學領域。他表示，現在尚在研究階段，希望能開發新軟體在未來材料分析和蛋白質原子結構之解析能有革命性的應用。

　陳福榮指出，這套理論提供的新方法，可節省過往90%的時間，並得出更精準的3D結構，同時也期盼解出目前未知的蛋白質的原子結構圖，或是奈米碳管、金奈米橋等非週期結構的材料。

　這項研究已於6月14日獲得國際期刊《自然》(Nature)雜誌刊登，目前正在申請歐洲專利。