康奈尔大学亮光束中心的一组研究人员开发了一种新的理论方法来计算原子如何从表面散射。该方法是由最近授予康奈尔大学物理学博士学位的人开发的。米歇尔·凯利(Michelle Kelley)和她的合作者发表在《物理评论快报》上，是第一个直接根据第一原理明确计算散射原子与表面之间相互作用的方法。

要了解材料的表面，您可以使用电子束或 X 射线探测表面，但这会损坏材料。多年来，研究人员一直利用分子束在表面的散射来探测晶体材料的表面。特别是，氦非常适合这项任务，因为它能够在低能量下提供原子级分辨率。然而，研究人员用来理解材料特性的模型模型是有缺陷的。

当氦气从表面散射时，它会散射材料的自由电子密度，而不是穿透材料表面，不会留下任何损坏，同时仍会在表面激发有用的振动。这使得氦束对于在分子水平上了解材料的表面特性非常有用。

凯利说：“与散射电子或 X 射线不同，原子束和分子束是无损表面探，可以研究日益敏感和精致的样品，从而突破了可进行可行检查的表面类型的科学极限。”

然而，为了使原子散射发挥作用，散射特征的准确理论预测是关键。迄今为止，这些预测模型过于简单化或具有误导性。凯利和她的团队提出了一种新的预测散射方法，该方法提供了一种完全从头开始或从头开始的方法来引导非破坏性原子束散射，例如氦原子散射。