最近，美国纽约大学的研究团队创造了一种能够看见晶体内部结构的新方法，类似于X射线视觉。他们将这项新技术贴切地称作“Crystal Clear”（意为水晶般清晰）。利用透明粒子以及配置激光光源的显微镜，这项技术可以使科学家看见构成晶体的各个单元，并创建动态三维模型。
纽约大学化学系教授斯特凡诺·萨卡纳（Stefano Sacanna，这项研究的主要负责人）评价说：“这是一种研究晶体的强大工具。”相关研究发表在《自然·材料》（Nature Materials）杂志上。
晶体是指内部粒子在三维空间中，按一定规律周期性重复排列的固体物质，时而存在由粒子缺失或错位等造成的缺陷。重要的是，晶体的形态与性质取决于内部粒子与缺陷的排布方式。
值得一提的是，在所有类型的晶体中，萨卡纳和同事与许多科学家一样，将目光投向了胶体晶体。这是一种有序的胶体体系，由单分散的胶体粒子在分散介质（如有机溶剂）中自组织形成的晶体结构。胶体粒子非常小，粒径通常为1~1000纳米，但比原子（粒径通常为0.1~0.5纳米）大得多，因此更容易在显微镜下观察到。
臧世豪（Shihao Zang，音译）是萨卡纳实验室的博士生，也是这项研究的第一作者。在臧世豪与同事尝试研究胶体晶体的形成过程时，对晶体的内部结构产生了兴趣，于是开始寻找方法来看见晶体内部的基本组成单元。他们首先制造出透明的胶体粒子，并添加染料分子对其进行标记，以便在显微镜下利用荧光标记分辨出各个粒子。
不过，单靠普通显微镜并不能让研究人员看见晶体内部结构，因此他们转而使用一种名为共聚焦显微镜（confocal microscopy）的成像技术。这种技术通过激光束扫描材料，使染料分子以定向的方式发射荧光。这样就能揭示晶体的各个二维平面，而堆叠这些二维平面图像，可以构建出三维数字模型，由此确定各个粒子的位置。而且，这些模型可以被旋转、切片与拆分，以便观察晶体内部，包括所有缺陷。
萨卡纳也表示：“此前，通过普通显微镜观察胶体晶体，你只能弄清楚它的形状与表面结构。但现在，利用这项新技术，我们能够看见晶体的内部结构，了解其中各个组成单元的位置。”
除了晶体的静态性质，这项新技术还能让科学家看见晶体的结构变化。例如，随着晶体熔化，结构会发生什么变化，包括粒子是否会重排，缺陷是否会移动？在一项实验中，研究人员熔化了一种晶体结构为氯化铯型（正负离子组成比为1：1，且每个离子被8个带相反电荷的离子包围）的晶体，他们惊讶地发现，晶体中的缺陷很稳定，并没有像预期那样移动。
为了验证这些实验结果，研究团队利用计算机模拟，构造了具有相同特性的晶体。结果证实，他们的新技术能够准确捕捉到晶体内部的情况。
格伦·霍基（Glen Hocky，这项研究的共同通讯作者）是纽约大学化学系助理教授，也是纽约大学西蒙斯计算物理化学中心的教员。霍基开玩笑地说：“在某种意义上，这项研究会让我们的计算机模拟方法被淘汰。因为如果可以看见晶体内部，你可能就不再需要模拟了。”
总的来说，现在科学家有了一种可视化晶体内部的方法，使研究晶体的化学组成及其形成过程变得更加容易，这也许可以为制造更好的晶体以及开发新的光子材料（可与光相互作用）铺平道路。
萨卡纳补充道：“看见晶体内部，还可以让我们对晶体结构的形成过程有更深入的了解，这或许能帮助我们通过设计来优化晶体生长的过程。”