UCLA缪建伟-相干衍射成像CDI/叠层成像 | Nature综述

显微学和晶体学是推动现代科学发展的两种重要实验方法。两者相互补充，显微学通常依靠透镜，对样品的局部结构进行成像，而晶体学则使用衍射谱线，确定晶体的整体原子结构。在过去的二十年里，包括相干衍射成像coherent diffractive imaging (CDI)和叠层成像ptychography在内的计算显微技术发展迅速，统一了显微技术和晶体学，以克服各自的局限性。

近日，美国 加利福尼亚大学洛杉矶分校（University of California, Los Angeles）缪建伟Jianwei Miao，在Nature上发表综述文章，回顾了相干衍射成像CDI和叠层成像Ptychography的创新发展，利用相同原理和类似计算算法，在九个数量级的长度尺度上，实现了卓越的成像能力，从以亚埃米级分辨率识别材料中的原子结构到厘米大小组织的定量相位成像。

这些方法，已应用于确定晶体缺陷和非晶材料的三维原子结构，可视化高温超导体中的氧空位，以及捕获超快动力学。还被用于磁性、量子和能量材料、纳米材料、集成电路和生物样品的纳米级成像。通过利用第四代同步辐射、无X射线电子激光、高次谐波产生、电子显微镜、光学显微镜、尖端探测器和深度学习，相干衍射成像CDI和叠层成像Ptychography，将在未来几年为多学科科学做出更大的贡献。

Computational microscopy with coherent diffractive imaging and ptychography.具有相干衍射成像和叠层成像的计算显微技术。

框1 图1| 相干衍射成像coherent diffractive imaging，CDI和现代叠层成像ptychography的迭代相位反演

图1: 相干衍射成像coherent diffractive imaging，CDI和现代叠层成像ptychography方法示意图。

图2: 材料的2D和3D原子级尺度成像。

图3: 量子材料、电极、纳米材料和集成电路的纳米级成像。

图4: 生物样品的定量相位成像。