东京大学 这很难理解，但通过实践，研究人员可以很容易地看到运动中的分子
信用:CC-0 包括东京大学化学系研究人员在内的一个团队已经成功捕捉到了每秒1600帧的单分子运动视频
这比以前这种性质的实验快100倍
他们通过将强大的电子显微镜与高灵敏度的照相机和先进的图像处理技术相结合来实现这一目标
这种方法可以帮助纳米研究的许多领域
当涉及到电影和视频时，每秒捕获或显示的图像数被称为每秒帧数或每秒帧数
如果视频以高帧/秒捕捉，但以较低帧/秒显示，其效果是平滑的运动减速，让您能够感知到原本无法感知的细节
作为参考，电影院放映的电影通常以每秒24帧的速度放映，已经超过100年了
在过去十年左右的时间里，特殊的显微镜和照相机使研究人员能够以大约每秒16帧的速度捕捉原子尺度的事件
但是一项新技术已经将这一速度提高到惊人的1600帧/秒
“以前，我们成功地实时捕捉到了原子尺度的事件，”中村教授说
“我们的透射电子显微镜具有难以置信的空间分辨率，但是要想很好地观察小规模物理和化学事件的细节，还需要很高的时间分辨率
这就是为什么我们追求一种比早期实验快得多的图像捕捉技术，这样我们就可以减慢事件的回放速度，并以一种全新的方式看到它们
" 这很难理解，但通过实践，研究人员可以很容易地看到运动中的分子
信用:CC-0 中村和他的团队使用透射电子显微镜，因为它能够分辨小于1埃或十亿分之一米的物体
他们安装了一种叫做直接电子探测照相机的成像设备
这款相机灵敏度高，能够实现高帧率
然而，即使有了这种强大的显微镜和灵敏的照相机，为了获得可用的图像，还有一个巨大的障碍需要克服:噪声
“为了捕捉高帧频，您需要一个高灵敏度的成像传感器，更高的灵敏度会带来高度的视觉噪声
这是电子工程不可避免的事实
“为了补偿这种噪声并获得更高的清晰度，我们使用了一种叫做钱博尔全变差去噪的图像处理技术
你可能没有意识到，但你可能已经看到了这种算法在行动，因为它被广泛用于提高网络视频的图像质量
" 研究人员通过对振动的碳纳米管成像来测试他们的设置，碳纳米管中含有富勒烯(C60)分子，类似于由碳原子制成的多面足球
成像装置捕捉到了一些以前在纳米尺度上从未见过的机械行为
就像摇动的马拉卡中的鹅卵石，C60分子的振荡运动与碳纳米管容器的振荡相耦合
这仅在高帧速率时可见
原野说:“我们惊喜地发现，这种去噪和图像处理揭示了富勒烯分子看不见的运动。”
“然而，我们仍然有一个严重的问题，那就是处理是在视频被捕获之后进行的
这意味着显微镜下实验的视觉反馈还不是实时的，但是有了高性能的计算，这可能不久就会实现
对于探索微观世界的人来说，这可能是一个非常有用的工具
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