上个月初，诺贝尔物理学奖颁给了基于原位动态显微技术的阿秒激光，不仅推开了微观世界的一道新大门，意味着人们研究物质结构的能力上了一个新的层面，同时也让人们将目光聚焦到创新的显微技术。

显微技术，是利用光学系统或电子光学系统科学仪器，观察肉眼所不能分辨的微观物质世界形态结构及其特性的科学与技术。微观与宏观相对，是指需要借用显微科学技术才能观测到的尺度。自然科学中的显微技术包括研究分子、原子、原子核、电子等物质基本结构单元、组合的各种形态与结构及其相互作用与规律。1895年伦琴发现X射线，1896年发明第一台X射线仪器，1897年汤姆逊发现电子，1931年卢斯卡研制出第一台透射电子显微镜，将传统的光学显微时代发展到现代显微技术时代。借助这些现代显微技术和仪器，人类可以直接看到分子、原子，甚至电子分布状态等物质的基本结构和相关信息，可视化地从原子层次去探究物质性能的起源。

人类与现代显微技术结缘不过百余年，在这期间借助这些科学仪器推动的相关重大科学发现和科技进展已产生了30余项诺贝尔奖，足见其对人类社会生产和生活影响深远。数据统计，近10年来中国科技十大进展评选中70%以上与显微技术及衍生的相关科学仪器相关。

科学家们始终致力于寻找、发明更短波长的探针，推动诞生了显微镜、光刻机、CT、X射线、聚焦离子束等显微科学技术和显微加工制造技术。比如在芯片领域，极紫外光学的发展进一步减小了芯片的制程，提供更高的信息密度和更快的运算速度；X射线技术则提供了无损伤的检测方式，提高了检测效率和产品质量；聚焦离子束和电子显微镜为解析芯片局部故障提供了纳米级的识别和操控技术路线，从而促进芯片从材料、工艺到设计架构的升级。正是由于这一系列显微技术的进步，才发展了密度更高、信息存储量更大、反应和运算速度更快的芯片技术。

显微技术体现的是国家现代化整体工业实力和基础科学实力，也一直是各国科技竞争的关键和焦点。创新的显微技术更能带来新的科技领域重大科学发现，推动科技进步和产业升级。基于原位动态显微技术的阿秒激光，让人们可以研究超短时间分辨的动态物理过程，自此有了观察和研究原子、分子，甚至电子动态演化过程中能量改变的新窗口。对材料科学而言，也能更好地指导材料的结构设计，发展先进性能材料体系，有助于精准制备高性能材料，提升资源利用率，降低新材料开发周期。

同时，显微技术也属于交叉前沿基础研究领域，其发展有助于催生新的观测技术和精密加工制造工具，产生变革性的理念和技术，不仅能解决重大科学仪器、关键元器件、精密芯片、高性能材料等领域的技术难题，也形成了从发展显微技术方法入手，认知物质的微观结构，进行科学研究得出结论，从而产生科学发现，发展新材料、新器件、新应用的科技进步范式。当然，这一系统的微观科学技术方法论，也使人类能够见微而知著，从物质的微观结构本质出发，去认知和改造世界。

（第一作者系北京工业大学材料与制造学部教授，第二作者系北京工业大学材料与制造学部副研究员）