从能源材料到疾病诊断，新的显微镜技术可以提供更细微的洞察力。研究人员首先需要了解辐射对样品的影响。

在上周发表在Science Advances(DOI：10.1126 / sciadv.aaq1202)上的一篇新论文中，一组科学家和工程师挖掘了降低液体细胞透射电子显微镜(LC-TEM)样品质量的机制。他们开发了一种LC-TEM器件，该器件使用多个窗口和图案化特征来探索高能电子轰击对纳米粒子和敏感生物样品的影响。

合作机构包括EMSL，环境分子科学实验室，太平洋西北国家实验室能源部科学用户设施(PNNL)，伊利诺伊大学芝加哥分校，佛罗里达州立大学，华盛顿州立大学和密歇根理工大学。该研究的主要作者，Trevor Moser，目前在PNNL，是密歇根理工学院的博士生，在密歇根理工大学机械工程兼职教授Tolou Shokuhfar和伊利诺伊大学芝加哥分校生物工程副教授和James埃文斯，PNNL的资深科学家。

该团队解释说，透射电子显微镜(TEM)依赖于通过样品的高能电子束。无论样品来自电池电极还是细菌细胞，通过的电子都会以特定的方式散射，反映样品的原子结构。在LC-TEM中，可以在天然状态下检查材料以允许动态观察，但样品是液体或悬浮在液体中并且必须紧密密封以承受仪器的类似空间的真空。在确保液体不会蒸发同时为电子束通过提供足够的观察空间之间存在平衡。

“我们设计并制造了用于容纳液体样品的新设备，这为我们提供了比以前更多的”窗口“区域来收集图像，”Moser说。“使用这些多窗口，我们能够研究电子辐照的历史如何影响银纳米粒子的成核和生长，银纳米粒子的生长特性对光束产生的自由基敏感。我们还用它们研究如何这些自由基会影响细菌细胞，并证明了这些生物样本对电子束的极端敏感性。“

LC-TEM中使用的高能束照射会对样品造成物理损坏。例如，研究小组发现，当细胞成像时 - 并且第一次暴露于显着的电子通量时，观察到的纳米颗粒相对于细胞膜的运动是细胞损伤的结果。这很重要，因为洞察力表明运动是成像细胞的人工制品，而不是实时观察细胞动力学。

“我们能够使用我们的多室装置捕获细胞的原始图像，其中第一个图像代表细胞首次暴露于显着的电子剂量，”埃文斯说。

“由于样品的天然特性可能会因这些电子束产生的自由基的影响而改变或改变，”Shokuhfar补充说，“了解电子辐照后液体样品的化学变化是正确解释数据的关键用这种技术收集。“

随着LC-TEM的细微差别被收集，可能的应用包括收集关于能量设备和存储材料的极高分辨率，详细信息以及疾病检测，医学成像和深入研究细胞活动的基础知识。就后续步骤而言，该团队计划专注于表征更多生物样本，这些样本似乎易受电子辐射的影响。新的LC-TEM设备为这个复杂的原子世界提供了更多的窗口，为能量和健康的突破提供了更多的机会。