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原位和环境透射电镜揭示纳米晶体的 原子尺度结构动力学研究

近年来发展的原位和环境透射电镜,可在电镜中模拟纳米晶体生长的物理化学过程,在原子尺度原位观察晶体生长过程中的动态原子迁移、原子结构、表面结构、界面原子构型和电子态等的演变过程,为研究晶体的生长机制、结构影响性能的微观机理等提供了直接的实验证据。利用原位电镜实时研究晶体生长已成为材料学研究的重要前沿手段之一,并已经取得了重要研究进展。鉴于此,先进功能材料制备与表征团队负责人王荣明教授与合作者撰写综述文章,系统总结了原位电子显微术在纳米晶研究中的重要进展,并对未来该领域的研究提出了展望。



全文主要包括三个部分:纳米晶的成核与生长、结构演化和在反应动力学的原子尺度原位和环境透射电镜研究。在概况总结原位和环境透射电镜在纳米晶的成核理论由经典理论向非经典理论发展中的作用基础上,介绍了在液相和固相条件下纳米晶的经典、非经典成核特征,原位研究了不同条件下纳米晶的生长路径;聚焦单元金属和合金纳米晶,基于应变、缺陷、相变和有序-无序转变等原子尺度原位观察,探究了影响结构演化的物理机制,总结了运用球差校正环境透射电镜研究反应气氛下的固-固和气-固界面演化过程最新进展,关注纳米晶中轻元素(O、C、N、H等)在反应过程的动态行为及其与催化性能之间的关联。最后,讨论了原位和环境透射电镜在纳米晶研究中面临的挑战和对策,展望未来,提出原位和环境透射电镜的发展方向和目标。

该综述工作以“Atomic-Scale Structure Dynamics of Nanocrystals Revealed by In-Situ and Environmental Transmission Electron Microscopy”为题,于2022年9月25日在线发表于国际顶级期刊 Advanced Materials上。