德布罗意的物质波理论为人类提供开启了观察和认识微观世界的智慧钥匙。一切运动的粒子都具有波粒二象性，区别在于它们的质量不同，带电状态的不同，运动速度不同，展现的物质波长不同。而波长又是决定显微镜观测分辨率的关键因素。随着科技的进步，人们发明和建立了不同类型的物质波光源和相关的显微技术。让我们一起伴随这些人类的智慧光源，一起走进物质波的微观世界，一起走向美好的未来！
冷冻电镜技术是人类解析完整病毒和关键蛋白的有力武器。2006年加拿大科学家首次解析出了SARS-CoV病毒表面刺突糖蛋白（S蛋白）的三维结构。2018年非洲猪瘟病毒传入我国，导致全国猪肉价格接连攀升。我国科研人员利用冷冻透射电镜（Cryo-TEM）连续4个多月收集高质量数据后，再以单颗粒三维重构技术，成功解析出非洲猪瘟病毒（ASFV）的三维结构。
相信随着科研人员刻苦攻坚，在几个月内就将解析出SARS-CoV-2病毒的精细结构，揭示病毒侵入细胞的关键蛋白结构和作用位点，为开发效果佳、安全性高的疫苗打下坚实科学基础。
最近，半导体产业发展到7 nm制程，并不断向5 nm和3 nm制程演进，芯片制造难度也将加大，品质管理也愈趋严格。
透射电子显微镜（TEM）以其最高可以到原子级分辨的观察能力，对纳米大小的缺陷如嵌入颗粒、通孔残留物等有效识别，将指出生产工艺中的通性问题，大大提升产品良率。结合聚焦离子束（FIB）准确定位取样和制样的能力，可以对芯片中任何位置进行细致的结构分析。另外，配合TEM能谱配件（EDX, EELS），可以解析出样品元素分布图。
球差矫正的透射电子显微镜技术在2016年，通过球差矫正的透射电子显微镜（Cs-corrected TEM），在(SrTiO3)10/(PbTiO3)10超晶格结构的原子级分辨照片中观察到非常新颖的螺旋-反螺旋畴。通过对材料微观结构观测，在自旋、电荷、轨道、晶格等层级发现新奇的相结构和物理现象，将为新型计算机存储、量子计算、能量存储提供新动力。
锂离子电池的容量不断提高，推动了新能源电动汽车、便携式电子设备在生活中广泛应用。我国锂离子动力电池研究与制造已处于世界先进水平。2011年，通过Cs-corrected TEM在LiFePO4单晶纳米线中观察到阶梯脱锂现象。通过直接观察到微观结构的变化，解决了前人提出的各种微观反应机制的争论，让人们了解锂电池中最基本的反应过程，推动锂电池的深入研究。
扫描电子显微镜（SEM）技术既可以收集二次电子(SE)信号，也可以收集背散射电子（BS）信号。二次电子是被入射电子轰击出的原子的核外电子，其主要特点是能量小于50 eV，在固体样品中的平均自由程只有10～100 nm，在这样浅的表层里，入射电子与样品原子只发出有限次数的散射，因此基本上不向侧向扩散。
背散射电子是由样品反射出来的入射电子，其主要特点是能量高，从50 eV到接近入射电子的能量，穿透能力比二次电子强得多，可从样品中较深的区域逸出(微米级)。
离子束光源下的微观世界He离子质量小，可直接对未处理的生物样品进行成像，更加准确的还原样品形貌。并且，He、Ne离子显微镜(HIM)较SEM具有更大景深、更高对比度、更高图像质量，在商业化后迅速受到关注。
30 kV加速电压下，He+离子的德布罗意波长约为0.08 pm。相较于成像方面的应用，镓聚焦离子束（FIB）因其离子序数高，与样品作用力强，对辐照到的样品有剥离作用，因此多用作来进行微加工。如样品的三维重构分析、制备透射电镜样品，检查修复集成电路，复杂微纳结构加工等等。
中子束光源下的微观世界中子成像与电子、离子的一个很大不同是中子不带电，中子是通过与原子核或磁矩发生作用进行散射、由于其质量较大与轻元素（H、He、Li）接近，发生碰撞时能量变化显著，通常用来检测轻元素，可与电子束、离子束的检测互补。中子的磁矩使得它能进行物质磁性的研究。中子不带电荷，电磁相互作用弱，使得它的穿透能力强。因此可穿透厚金属板进行内部无损探测。
中子束光源的超强穿透能力使其可以用来探测非常复杂的装置的内部工作情况，这一技术在海关通关和现代工业生产的无损检测中发挥了重要作用。
物质波的探测技术已经为人类展示出了丰富多彩的微观世界，随着人们对未知微观世界了解的深入，很多谜团都解开了，为促进科技的进步和提升人们生活质量做出了贡献。但同时也发现了广阔的未知领域等待人们去探索。
希望更多的有志青少年加入这一研究领域，从源头上，开发更加先进的可控可调的物质波光源，探索物质波与物质的相互作用机理，发展新的物质波的调控技术、新的物质波的探测技术、新的物质波的成像技术。让我们一起走进物质波的世界，共同探索宇宙的起源和生命的意义！格物致知，宁静致远！