在物理学的教学中，经典的双缝干涉实验，出乎意料地已经能够缩小到单个原子键的维度，并在最新一期的Nature期刊上发表。自从19世纪初，托马斯·杨首次利用光进行双缝干涉的演示以来，这一实验的应用范围已超越了波粒二象性的单纯验证，发展成为一个能够提取定量信息的精密测量工具。过去的一个世纪里，双缝干涉的研究不仅限于光子，还扩展到了物质波，如电子、中子、原子以至复杂分子的干涉现象，推动了电子全息技术、原子干涉仪及引力波观测等一系列重要测量平台的出现。然而，在真实晶体中将干涉仪应用于原子级别的研究一直面临基本的挑战：如何克服周期性晶格带来的空间平均效应，并将相互作用严格控制在聚焦后的原子级体积内，以便提取局部结构的信息。

东京大学的Naoya Shibata和Takehito Seki教授团队成功开展了一个划时代的实验，在晶体内部实现了原子尺度的双缝干涉。他们通过扫描透射电子显微镜（STEM），将聚焦的电子束精准地定位于两个相邻的硅[110]原子柱上，这两个原子柱之间的距离仅为1.36 Å，成功地产生了干涉条纹。研究表明，尽管在有限的温度条件下，这两个原子“狭缝”会发生显著的热振动，但干涉条纹仍可从300 K持续到900 K，这一现象表明，仅有部分声子模式会影响干涉的可见度，而相邻原子间的热振动关联则能够维护其相干性。通过对条纹可见度的详细定量分析，研究团队首次实现了对一对原子柱间振动关联的直接实验测量，这些关联为特定原子键的各向异性刚度提供了映射，并为局部晶格动力学的研究开辟了新的探索途径。

相应的研究论文以“利用聚焦电子探针对原子尺度的双缝干涉”的题目发布在Nature上。研究者通过将聚焦电子探针准确放置在硅[110]原子柱的中心点，实现了比杨氏实验更小七个数量级的原子尺度干涉。电子在穿过晶体时，原子核的吸引力如同波导般将电子束限制在两个原子柱上，并在样品出射面形成了两个相距1.36 Å的分离源，最终在探测器上产生了干涉图案。这次实验获得的会聚束电子衍射图案中，清晰地显示出垂直于原子柱连线方向的干涉条纹，条纹周期为0.736 Å⁻¹，与硅原子柱之间的距离1.36 Å恰好对应。进一步地，研究团队将356个具有晶体学等效的图案叠加处理，使条纹的可见度扩大到第三级亮纹。对比实验显示，当探针位于单个原子柱时，这些周期条纹则完全消失，进一步证明了相邻原子柱位置对实现原子尺度双缝干涉的重要性。

为了确认观测到的条纹确实源于原子尺度的双缝干涉，研究团队首先使用简化模型进行基准模拟，定义两个圆形孔径，其直径由点源强度分布决定，并设定间距为1.36 Å，计算得到的远场干涉图案与实验的条纹间距及强度特征完全一致。进一步采用静态硅结构模型的多层法进行模拟，亦得到了相同的干涉条纹。然而，当采用最基础的独立各向同性振动假设时，所有高于一级的干涉条纹均消失，与实验结果有显著出入。只有通过引入基于硅声子模式的关联位移，模拟才能完整再现实验获取的干涉图案。在对条纹轮廓的定量分析中，关联声子模型在两个不同的探测器窗口内均准确再现了实验条纹的轮廓，而基于爱因斯坦模型的仿真则明显偏离，这表明关联热振动对于维持原子尺度干涉的重要性。