无定形纳米颗粒的原子级三维成像极限

周期性晶体的三维原子结构已经能够常规测定。然而，尽管非晶材料具有重要的科学和技术价值，将此类分析方法拓展到非晶材料上仍面临巨大挑战。在这一背景下，近期有研究报告称利用原子分辨电子断层扫描（AET）测定了非晶固体的三维结构，这一成果确实令人瞩目。若该方法得到验证，将具有开创性意义。本研究就此问题展开探讨，旨在研究AET能否以及在何种条件下可以识别非晶纳米颗粒中的全部或大部分原子。通过模拟AET过程，我们揭示了从含噪声的电子图像中AET所能测定的结构和化学信息存在的局限性。对于单元素纳米颗粒，在严格的电子束剂量、采样和投影条件下，其原子位置精度可达几十皮米。对于多元素非晶纳米颗粒，化学识别的分辨率由噪声和实验采样条件决定：较重的原子比较轻的原子更容易分辨；当原子峰强度与背景强度重叠时，化学分析会出现较大的不确定性。基于这些发现，我们明确了AET应用于非晶纳米颗粒分析时对颗粒尺寸、成分、电子束剂量和图像采样的要求。研究结果为未来的实验设计提供了基准，并展示了一种利用AET验证非晶结构测定的可行方法。