物理学家制作了一个新型电子显微镜，可以拍摄原子在物理变化和化学变化中的高速动态过程。美国加州理工大学的Ahmed Zewailt和同事利用电子和激光脉冲拍摄下来钒原子和氧原子结合成氧化钒时原子重新排列的几个皮秒的过程。研究者说，这种技术可以广泛地用于记录生物和物理现象的高速微观过程。（参考文献：Proc.Natl.Acad.Sci. 103 18427）

　　由于高能电子的波长比光子要短得多，所以电子显微镜比光学显微镜的分辨率要好，而且在使用了可以仅包含一个电子连续电子波包之后分辨率还可以进一步大幅度提高。这些波包的波长要比独立原子之间的空间小得多，而且可以非常准确地聚焦，使目标成像分辨率达到到原子尺度。这些波包的周期非常短，这个特性刚好可以用来捕捉原子在化学变化和物理变化中的高速过程。

　　2005年Zewail和同伴成功地用连续电子波包对一材料和生物学样本拍照。现在这些科学家前进了一大步，他们的可以用一组连续拍摄的照片来揭示高速物理过程、化学过程。在这次实验中他们拍摄的就是钒和氧结合时，在短短100飞秒（10-13s）中，钒原子和氧原子重新排列的连续过程。

　　在这个超高速电子显微镜的图像中由飞秒激光脉冲产生时间序列，以记录微观现象的连续过程。激光脉冲被一分为二，一部分用于电子显微镜产生电子脉冲，一部分用来加热样本。Zewail说，这项技术最困难也是重要的部分是高度精确地调整激光脉冲和电子脉冲到达样本的顺序，必须准确到数个飞秒之内。这是一项难度非常大的工作，因为激光脉冲的速度是光速，而实验中电子脉冲的速度为光速的三分之二。用来加热样本的激光脉冲使样本升温，由低温晶体结构转变成高温晶体结构。变化激光脉冲和电子脉冲之间的延时，研究者就可以拍摄到样本在温度变化下的动态晶体结构。

　　Zewail和同事用这一技术发现氧化钒晶体从低温到高温时发生“第一类”相变，其晶体结构由单斜相转变成四角形的金红石相（67℃）。这个结果是个突破，在此之前，虽然人们早在一个世纪以前就发现了这种材料，但这种转变的确切条件一直悬而未决。

　　这个研究团队现在计划用其它材料来实验他们的新技术；用他们的话来讲，这个显微镜的应用领域非常宽广，从半导体、金属到生物学样本都期待有更新的发现。