当物理学家Tyler Cocker于2018年加入密歇根州立大学(MSU)时，他有一个明确的工作目标：要建造一台功能强大的显微镜，且将是美国首例。这一目标完成后，是时候让显微镜工作了。

凭借其显微镜，Cocker的团队正在使用光和电子以无与伦比的亲密度和分辨率来研究材料。研究人员可以在样品中看到原子并测量其量子特征，这些样品可能成为量子计算机和下一代太阳能电池的构建块。

该团队于11月23日在《自然通讯》杂志上首次向全世界展示了这些功能，他们利用它拍摄了电子在石墨烯纳米带中的分布情况。

Cocker团队进行的一部分合作是致力于将这些纳米带开发成用于量子计算机的量子比特。这项合作跨越了五个机构，并且该工作得到了美国海军研究办公室的资助，他们为密歇根州立大学的这一贡献提供了超过100万美元的资助。

对于这一研究，Cocker与瑞士联邦材料科学与技术实验室的Roman Fasel教授的研究小组合作。Fasel发明了石墨烯纳米带自下而上的生长方法。Fasel的实验室已经合成了分子，通过加热这些分子可以将其构建成具有预定形状和大小的带状。

瑞士的这个实验室将分子送到了密歇根州立大学，在那里Cocker的实验室培育出了精密的色带，然后用显微镜检查了它们。该仪器的基础是所谓的扫描隧道显微镜(STM)，它可以将非常锋利的尖端或探针靠近正在研究的样本，而无需触碰它。

即使尖端和样品没有接触，电子仍然可以从尖端跳跃或隧道到样品里。通过记录电子如何隧道——例如有多少电子隧道以及多快——该显微镜构建了样品及其特性的高分辨率图像。

Cocker和他的团队所做的是将这种传统的扫描隧道显微镜与极短的激光脉冲相结合，使他们能够让扫描隧道显微镜的尖端更接近样品。因此，他们能够从样本中提取到比以往任何时候都更详细的信息。

然后，该团队原子级的分辨率表征了不同的纳米带，揭示了相关电子在结构内如何分布的前所未有的清晰信息。

该团队还在6月份获得了来自美国国防部的拨款，在这笔资金的支持下他们将建造第二台显微镜，这意味着美国仅有的两台这种显微镜都将在密歇根州立大学打造。（编译:Qtech）