据physorg网站2006年7月1日报道，科学家已经证实机电成像技术在液态环境中拍摄到的图像比在空气中拍摄到的图像的分辨率强10倍。液态成像方法可以应用于铁电材料研究，也可应用于在分子级上研究生物系统的机电性能。
来自美国田纳西州橡树岭国家实验室的科学家们在液态环境中使用一种简单的压电响应力显微术克服机电成像技术所面临的几个难题。科学家小组发现水环境中的成像能将显微镜的负效应(静电尖锥表面交感和毛细现象)降到最低。克服这些障碍后他们获得了更高分辩率图像。
机电成像帮助物理学家更好理解铁电和压电物质所表现出来的独特电子和机械性能。采用压电响应力显微术，科学家可以探测这些物质的机电性能。物理学家们有望从这些物质中开发出如非易失的随机访问存储器、超高密度数据存储器、纳米传感器和制动器之类的新技术。
这篇
论文发表在《近来物理研究论文评论》期刊上，锡尔杰.加里宁是该论文的作者之一。他告诉PhysOrg网站说，“更高分辩率的图像将使我们具备收集更多有关域墙和低维铁电体结构详细信息的能力。更重要的是，溶液中的成像技术将使我们能够对有关铁电体极化控制化学进程进行研究。分辩率提高将使我们更加接近铁电现象的基本限制。使我们能更好地解决域墙问题，使用小域设计和辨别材料。我们可以制造更小和更高密度的域，从而制造出更小和存储密度更高的设备”。
铁电物质存在一对相反电荷，即“偶极矩”。在电场中其正极和负极区可以颠倒。在一千多年前人类就已知道压电材料，比如电气石和石英能够产生电和光，在机械压力的作用下产生电压(或者采用逆向方法在电压的作用下改变他们的形状)。这些材料已经得到了从声纳到超声波领域的广泛应用，科学家们相信这些材料还存在更多用途。
在科学家进行的实验中，他们在原子力显微镜悬臂镀金尖锥和铁电材料上释加一个高频周期性电压(完全浸入液体之中)，由此在尖锥接触到的材料上产生一个电场。电场使铁电材料表面变形，转移到显微镜尖锥上，然后通过转动悬臂进行记录。当对铁电材料表面局部进行测量和调整尖锥放大倍数和定相，科学家们获得了极高分辩率图像。科学家小组拍摄到约3纳米大小的域墙宽度，这非常接近真实宽度，误差不到1纳米。
科学家对液体中拍摄为何能增加图像分辩率进行了解释，液体环境能消除尖锥和铁电材料之间产生的静电交感，静电交感在非常小的距离之内会对机电成像能造成不利影响。首先，液体中的运动离子可以屏蔽静电交感，在短距离之内相互吸引，从而在尖锥表面位置汇合。其次，液体环境能消除毛细现象，毛细现象将扩大尖锥表面接触区域，从而减小分辩率。成功成像的关键是对高阶悬臂本征模使用高激发频率，将粘性阻尼降到最低，增加悬臂动力在液体中的体积影响，使显微镜灵敏度变得更高。
加里宁说，“我们惊奇地发现我们能够在溶液中对尖锥释加一个外加偏压，之后仍然可以在一个阻尼环境中测量机电反应。我们意外发现运动离子屏蔽了远距交感，使他们能在近距有效产生作用”。
在克服这些障碍后，机电成像获得高分辨率图像。这使科学家们探索新的应用。由于压电现象与生理学结构存在联系，因此人体可能会成为新的应用领域。
该论文作者之一，布莱恩.洛德利古兹说，“由于压电耦合是光子活动和极性键的结合，因此压电耦合成为了生物系统中一个几乎普遍存在特征。生物系统中包含有像离子通道、体外毛发细胞膜屈电性和线粒体之类的复杂机电耦合形态。在纳米和分子级上对这些机电现象进行探索将帮助我们了解电气机械和电气化学在生物系统中转化的基础途径。然而，大多数这些系统可能只能在液体生理环境中进行研究”。
加里宁说补充到，“最终，我们希望继续这方面的研究能帮助我们更好地了解与生物系统功能相关的机电性能。例如，了解机械压力和外加偏压对干细胞分化成特定体细胞类型、骨骼再生及其它纳米级问题的相互影响”。
英文原文链接参见：
http://www.physorg.com/news70962299.html
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