教育专栏

新加坡国大设立东南亚第一所核子显微镜中心

据新加坡消息，在 5 分钱 "5" 字的横划上刻一个比头发还细的新加坡地形图，有可能吗？新加坡国立大学新设立的核子显微镜研究中心就做得到。

东南亚第一所核子显微镜研究中心（Research Centre for Nuclear Microscopy） 5 月 24 日在新加坡国大开幕，为该地的微观科学研究领域立下新的里程碑。

这个核子显微镜的设计和建造工作在研究中心主任福兰克瓦特教授的领导下，完全在本地完成。整个显微镜耗资 500 万元，历时 8 年。瓦特教授于 1993 年从英国到新加坡来，便开始设计和建造这个显微镜。

瓦特教授受访时说，核子显微镜的操作原理和电子显微镜相似，但是技术层面却比电子显微镜复杂。

核子显微镜使用的是原子核里的质子（proton）。物质由原子构成，原子则由带负电荷的电子、带正电荷的质子和不带电的中子组成。

质子被加速形成质子流，传到显微镜下扫描标本的表面和内部。研究人员可以同时看到任何标本的表面情况，也可以获知标本的物理性质，例如由什么元素组成。

核子显微镜基本上由 4 个部分组成。第一个部分是价值 300 万元的质子加速器。氢气分子在加速器里不断震荡，电子最终被分离，带正电荷的质子被 300 万伏特的电压加速，形成质子流射出加速器。

中心研究员杰荣文康博士说，高速的质子流从月亮飞抵地球仅需大约一分钟的时间。

核子显微镜的第二部分是一个呈 90 度弯曲的铁管。弯曲的部分装置了过滤器，把质子流里不纯净的部分过滤掉。

第三部分是一个约 7 公尺长的细管，负责调整质子流的粗细，改变核子显微镜的焦距和放大能力。

最后一个部分是放置标本的地方。质子流扫描标本后获得的资料也从这里传送到电脑。

瓦特教授说，核子显微镜的放大能力还无法和电子显微镜相比，但是最终它不只可以媲美电子显微镜的放大能力，还可以直接扫描获取标本的物理性质。电子显微镜则无法做到这一点。

他也指出，核子显微镜除了具有放大和探索物质的物理性质之外，也使国大在微电机系统（micro electro mechanical systems，简称 MEMS）方面的研究领先世界各国。

研究中心利用同样的原理，发展出质子流切割技术（proton beam micromachining）。质子流的直径比头发直径的百分之一还细，可以切割非常细小的物质。这种技术最终有助于微电机系统领域的发展。

瓦特教授利用质子流切割技术在 5 分钱 "5" 字的横划上刻了一个新加坡地形图。这个地图比头发还细，肉眼无法看见。

除此之外，核子显微镜可以读取标本的物理性质的功能，使它也可以用来观察细胞组织里的元素成分。这个功能将有助于科学家进一步了解帕金森氏症和动脉粥样硬化等细胞组织退化的病症。

核子显微镜研究中心将和多个国家的大学及商业机构合作，并提供服务。据瓦特教授，全世界目前只有约 50 台核子显微镜，大专学府和政府机构各占一半。