表面在多种化学反应中至关重要，例如催化和腐蚀。对于工程师和化学家而言，掌握材料表面的原子布局至关重要。来自日本名古屋大学的研究人员利用原子分辨率二次电子（SE）成像技术分析材料最外层的原子结构，帮助他们识别其与下方层的不同。他们的发现发表于期刊《显微镜学》。
一些材料经历一种被称为“表面重构”的现象，表面原子的排列与材料内部的原子排列不同。在原子水平观察这一现象需要表面敏感的方法。
传统上，扫描电子显微镜（SEM）已经证明在检查纳米尺度结构方面有效。SEM通过将聚焦电子束照射到样品上，并检测从表面发射出的SE来操作。这些SE来自表面下方，这可能会妨碍表面重构的观察，特别是在仅涉及单个原子层时。
名古屋大学的研究人员通过利用简单的双层二硫化钼（MoS₂）系统来解决这个挑战，以评估SE成像能够提供多少关于表面和亚表层的信息。通过叠加两层MoS₂，他们能够利用这种技术区分外层和下层。
研究小组发现，原子分辨率SE成像在映射表面原子配置方面非常有效，且具有显著的灵敏度。他们的结果显示，表面层的SE图像强度约为第二层的三倍，强烈表明了该方法的灵敏度。
单层MoS₂样品的原子分辨率SE图像显示出由钼和硫原子形成的引人注目的蜂窝状图案。除了其美观性，SE成像揭示了重叠图案，暗示表面和亚表层内存在独特的原子配置。
“值得注意的是，来自表面层的SE输出约是第二层的三倍，”名古屋大学材料与系统可持续性研究所（IMASS）首席研究员斉藤浩表示。“这表明表面层要么吸收，要么散射来自第二层的SE，从而有助于该方法的深度灵敏性。”
研究小组的目标是利用原子分辨率SE成像揭示原子级别的表面结构，包括表面重构和其他独特的表面形成。理解这些方面对于管理纳米材料的生长、发展以及电子和机械特性至关重要。
