原位红透了2017全国电镜年会

导言

2017年全国电子显微学学术年会在成都圆满落幕。作为致力于在中国推广原位技术的小编真切感受到与会者对‘原位电子显微学’的关注热情。原位分会场的每个报告都座无虚席，除了材料科学、电子显微学科研人今年更是多了许多化学、生物方向的研究者。的确随着原位技术不断进步和迭代，更多的科学家意识到了原位的价值。让我们来看看以下部分学术带头人精彩的报告吧。(报告内容和部分照片来自电镜网）‍

在大会开幕式上大会学术主席、中国科学院院士、浙江大学教授张泽做了题为“In-situ HREM study of Nano-Metal & OxideCatalyst in Gas Environment”对学术报告。向大家介绍了金属/氧化物催化剂在环境气氛作用下的原位高分辨透射电镜的最新研究。针对外场环境下，固体表面发生对气体吸附、原子迁移、应力变化等结构变化对性能影响的精确解释。创新性地研究了将气氛等外场引入电子显微镜，在纳米甚至原子尺度分辨率下，研究苛刻环境下固体表面精细结构的演变及其对物理化学性能的影响，为高性能材料的设计与制备提供可靠的科学依据。

荷兰原位电子显微学DENSsolutions公司全球技术应用总监徐强博士的报告题目是：In situ TEM: why/how/what。为了能够还原试验中人造环境的真实性，DENSsolutions公司提供了一系列的原位解决方案。徐强介绍，通过热-电、气-热、液-电等一系列具有高控制/测量精度的MEMS一体芯片即可在TEM中对样品施加高温、高电场、流动液体、大气压级别的气氛等一系列模拟工业生产实际情况的环境，为一系列化学、物理研究提供了技术支持。通过模块化设计，任何与化学药品发生接触的元件能够轻易轻易更换，大大提高了产品可靠性。

瑞典斯德哥尔摩大学邹晓东教授的报告题目是：Automatedelectron diffraction techniques for phase analysis and structure determination。邹晓东教授介绍了自动电子衍射技术在材料结构和相分析中的应用。衍射作为透射电子显微学重要组成部分在材料分析中有着强大的作用。邹教授详细阐释了研究团队发展的一系列先进电子衍射技术，包括旋转电子衍射、连续旋转电子衍射和系列电子衍射技术，以及这几项技术在材料结构分析和物相分析中的应用。

苏州纳米技术与纳米仿生研究所张跃刚研究员的报告题目：液体原位扫描电子显微技术及其在电化学反应机理研究中的应用。张跃刚研究员利用扫描电镜原位液体技术模拟电池的真实工作状态，原位表征了Li/S电池充放电过程中电极和电解液的变化，特别是电解液本身的添加和改性。此外他还利用扫描电镜原位液体技术，对P纳米线和S颗粒相互反应及实时相变过程进行了研究。

武汉大学郑赫副教授的报告题目是：金属氧化物结构表征及原位生长。郑赫副教授在透射电镜中通过系列倾转法发现了CuO纳米线中的孪晶结构，并通过控制通氧速率和温度来调控CuO纳米线的生长，揭示了高低温环境下生长对氧气浓度的不同依赖关系。并通过原位原子尺度的观察，揭示了CuO生长过程中的结构转变细节。

湖南大学陈江华教授的报告题目是：Electron microscopy for aluminum alloys as light-weight industrymaterials。陈江华教授首先介绍了其团队掌握和发展的多项先进电镜表征技术，以及应用这些技术对铝合金材料基础科学问题进行的创新性研究。陈教授用定量原子成像方法测定了三种主要高性能铝合金中的强化相结构，重新厘清了其形核、生长和演变的基本规律和原子尺度的机理过程。对第三代铝-锂合金中的问题也提出了新的认识。

中国科学院物理研究所葛炳辉副研究员的报告题目是：高温合金的原位电镜研究。葛炳辉老师利用双倾加热样品杆，在高温下观察了我国第二代高温合金，发现在900°C时某些元素出现明显的蒸发现象，γ和γ’相的元素差别逐渐减小的现象。除此之外，Re元素的扩散受到了析出相/γ相界的阻碍而富集。观察高温合金在高温下的变化机制对飞机喷气发动机的叶片材料研究具有重要意义。

北京航空航天大学岳永海副教授的报告题目是：结构对材料力学行为影响机制的原位定量化研究。岳永海副教授利用透射电镜原位力学技术揭示了孪晶界滑移行为，结合分子动力学模拟给出了可能的机制，并从原子尺度揭示了五次孪晶在Cu纳米线弯曲变形中Lomer位错锁造成局部加工硬化的过程。此外，岳教授原位测试了用静电纺丝法制备的亚纳米非晶纳米线纤维，揭示了超顺排结构对其力学性能的影响。

北京工业大学王立华副教授的报告题目：Reveal the Plasticity Mechanisms of Nanomaterials Through in-situTEM。王立华教授在对不同熔点、不同晶粒大小的金属进行原位拉伸、弯曲试验中发现不同的纳米晶金属塑性形变微观机制分别由晶界旋转和位错的形核迁移所决定，在塑性形变的过程中先发生全位错，后发生偏位错。揭示了在晶粒更小的单晶金属中，位错的成对产生-消失则是其弹性形变的微观驱动力。

武汉大学王建波教授，郑赫副教授的报告题目：低维材料动态结构分析。郑赫副教授在报告中介绍了对低维材料中畴结构和孪晶结构的模拟，指出畴界对材料力学性能的影响巨大，并通过系列倾转法对模拟结果进行了验证。在透射电镜中原位拉伸和压缩纳米线，观察到了赝弹性形变和滞弹性回复现象，并指出氧空位和电子束辐照在这些过程中所起的作用。

天津理工大学罗俊教授的报告题目是：全固态锂离子电池中锂离子扩散的原位观察。罗俊教授在报告中介绍了固体LiFePO4微电池充放电过程中离子在电极、电解质内部以及界面处传输行为。LiFePO4充电时锂离子由中心向边缘扩散，锂离子在颗粒边缘向外扩散较为困难。LiFePO4的脱锂过程中出现新的固溶相，并未遵循经典的两相反应，高压过充之后在颗粒表面出现了P元素富集的新相。

北京大学陈清教授的报告题目是：纳米结构的原位分析。陈清教授在报告中首先简要阐释了研究纳米器件结构性能关系的重要性。然后介绍了其课题组开发的基于扫描电镜的原位多场实验平台，以及可在扫描电镜中对纳米线进行多种操作的原位纳米线操作台。应用这些平台，陈教授对锂氧电池、碳纳米管、InAs纳米线等材料的电化学、力学、压电和压阻效应等性能进行了研究。

浙江大学电子显微中心陈陆博士的报告题目是：VO2(A)纳米线相变的原位电镜研究。VO2是能在68摄氏度时发生相变的研究热点材料。陈陆博士利用球差校正电镜在原子尺度下动态表征了VO2的相变过程，介绍了在研究中发现的VO2的高温相、低温相中存在的三种缺陷以及其各自的演化过程，以及其对相变起到的作用。

北京大学高鹏教授的报告题目：Li、Na离子在2D材料中的可逆迁移。高鹏教授在报告中介绍了Li、Na在SnS2和MoS2二维材料中迁移时形成的超结构机制，超结构为面内有序而并非面间有序的层间结构，揭示了离子插入和拔除时受固溶反应和两相反应的不同影响，指出了van der waals材料体系中Li和Na迁移的动力学行为差异主要体现在迁移速率上，Li具有更快的迁移速率。

北京大学魏贤龙研究员的报告题目：二维材料层间滑动和摩擦特性的原位研究。魏贤龙在报告中介绍了异质层状材料和单层二维材料层间滑动和摩擦特性，他在实验中利用原位SEM探针技术定量表征了当两个晶面非共度接触时层间滑动静摩擦力趋近于零的超润滑现象，通过对石墨岛在MoS2表面、单层MoS2层间摩擦系数的计算，给出原子层间超润滑的直接证据，对机械工业润滑剂材料的研究具有重要意义。

美国匹兹堡大学毛星原教授的报告题目：In-situ mechanics under HRTEM for adhesion and deformation process。毛星原教授在报告中介绍了在有无气氛、有无错排的不同条件下，纳米晶粒的界面粘附现象，程度的高低及其力学特质的测量结果。揭示了阶梯状层错以及位错对的产生复合对小尺度材料呈现出的超塑性、晶粒强度的贡献作用，解释了新的纳米材料变形机制，还介绍了纳米材料通电融化焊接的通电原位试验样品制备最新技术。

东南大学孙立涛教授的报告题目是：材料表面的动态表征与调控。孙立涛教授在报告中介绍到，在10nm以下级别的纳米材料中，表面原子可达到占总原子数的36%，因为银元素表面原子扩散势垒较低，银纳米颗粒在小尺寸晶粒尺寸下呈现出液态行为，并指出由原位实验观察的指导设计出的石墨烯材料在实际应用中展现出的巨大价值。他还展望了在液态电池、微纳米器件、太阳电池等纳米科技领域利用原位TEM实验来指导发展方向。

浙江大学王江伟教授的报告题目是：金属纳米线的超塑性变形及其机制。王江伟教授介绍了在透射电镜中原位拉伸铌纳米线的实验研究。实验发现铌纳米线通过多次重新取向过程实现大塑性变形。导致晶体重新取向的原因有相变和位错滑移等。王教授还介绍了由位错主导的金纳米线的大塑形变形以及Si-Li核壳结构由结合键的断裂、旋转和形成过程提供的高延展性。

清华大学于荣教授的报告题目是：尖晶石表面的四面体重构。于荣教授首先介绍了通过高分辨透射电镜图像揭示尖晶石结构材料表面四面体重构和表面元素偏析现象。这种现象与过渡族金属氧化物通过电子重拍来协调表面极化的方式不同。随后于荣教授从电子结构和原子结构方面阐释了拓扑界面的变化机理，并由此对外延体系的设计进行优化。

中国科学院物理研究所白雪冬研究员的报告题目是：透射电镜中的电化学材料合成。CeO2是三效催化剂的重要成分，有研究表明通电能够降低CeO2的催化激活能。白雪东教授利用原位通电TEM实验探究了通电降低CeO2激活能的微观机制：在电场的驱动下，氧空位序逐渐形成并发生迁移，四价Ce被还原为三价Ce，晶格呈现新的调制结构。除此之外，白雪冬教授在铜纳米线的通电实验中发现了锂化后的铜锂结构出现“二次锂化”——铜晶粒的细化过程，揭示出制备新型电化学材料的新途径。

燕山大学黄建宇教授的报告题目是：Application ofin-situ electron microscopy in nanoscience and energy research。黄建宇教授介绍了利用原位样品杆进行的若干实验，首先提到的近年来观察到的碳纳米管在通电条件下发生的逐层脱落、颈缩等现象。随后他介绍了在原位样品杆中模拟硅纳米线作为锂离子电池阴极在使用条件下发生锂化伴随的体积变化、表面镀碳对膨胀现象的抑制。最后还展望了锂-空气电池、CO2环境下的陶瓷-纳米线通电焊接等新颖的未来实验方向。

中国科学院金属研究所张炳森研究员的报告题目是：原位/准原位研究纳米催化剂粒子微结构。纳米催化是一项涉及多尺度的研究，反应前、中、后催化剂和载体不断变化，需要原位/准原位手段来捕捉变化信息，揭示原理，进而进行性能调控。张炳森研究员构建了研究纳米催化的实验平台，在原位/准原位外场下研究了金属-载体催化剂的热稳定性和气体气氛下纳米催化剂的结构演变过程。       

上海交通大学邬建波研究员的报告题目是：面向燃料电池的铂基催化材料的生长和腐蚀行为的原位研究。燃料电池在实际应用过程中的催化剂的表面铂层不良覆盖、团聚与催化剂的腐蚀损耗是限制其发展的重要原因。邬建波利用原位电镜技术的探索实验提出了使铂原子先以岛状生长再扩散成膜的技术与条件。通过原位TEM精确地观察到腐蚀速率、腐蚀起始位置与最终腐蚀程度随纳米颗粒形貌、缺陷等的改变，对燃料电池的催化剂研制有很重要的指导意义。

南方科技大学谷猛副教授报告题目是：原位透射电镜在能源存储材料中的应用。锂电池在使用过程中的容量下降的一个重要原因是电极材料在充放电过程中被锂离子破坏掉，同传统的石墨电极相比，硅电极的电池容量为石墨电极的十倍，但导电性不足以及充放电明显的体积变化限制着硅电极的应用。谷猛革新性地通过将硅纳米颗粒与石墨外壳制备成蛋黄-蛋壳结构能够成功解决上述两个问题，并通过实验探寻了硅颗粒与石墨外壳的最佳直径比例。除此之外还简要介绍了利用原位TEM对全固态电池、全浸润纳米线电极电池进行的微观动态研究。

北京工业大学闫鹏飞教授的报告题目是：原位电化学电镜技术在锂电池研究中的应用。闫鹏飞教授介绍了应用原位电化学技术研究锂氧电池循环稳定性的工作。用水热法制备了NiCoO4催化剂，后位方法测试发现其稳定性良好，但无法观察到这种金属纳米颗粒，进而无法深入解释这一结果。应用原位TEM技术，包括电子衍射、高分辨成像和能谱分析，闫教授实时观察了锂氧电池的充放电过程，完美揭示了反应过程和结构变化。

清华大学/中国科学院物理研究所张庆华博士的报告题目是：电场下离子迁移的原子尺度研究。张庆华博士首先介绍了结合原位芯片和FIB制样技术制备了高质量的SrCoO2.5样品，获得了原子尺度分辨率的成像。进而研究了SrCoO2.5在电场作用下氧空位的迁移过程，发现氧空位首先在SrO面内隔层产生，在一定阈值电压下发生相变，并给出了氧空位迁移的过程。

浙江大学电子显微镜中心金彪博士的报告题目是：Quantitativeinvestigation of the growth dynamics of Palladium fractal nanocrystals by insitu liquid-cell transmission electron microscopy。金彪博士介绍了应用原位液体池透射电镜技术对钯纳米晶的生长机制进行定量研究。从电子束曝光和过饱和度两方面的影响入手，发现随曝光和浓度的增加，Pd纳米晶的生长从岛状向枝晶状转变。    

中国电子显微镜学会成立于1980年，是由全国电镜科技工作者、高等院校、研究所等自愿组织的学术性、公益性、全国性的社会团体，是发展我国电镜科学技术事业的重要社会力量。中国电镜学会是国际电镜联合会的一个分支机构，现有800多个团体会员单位，会员5000余人，分布在全国各省市自治区。下属分支机构有各省市自治区的分会、8个专业委员会和5个工作委员会。每年学会举办的学术年会交流各个领域的研究和应用成果，包括透射电子显微镜、扫描电子显微镜、扫描探针显微镜（包括STM、AFM等）和激光共聚焦显微镜等显微分析仪器在物理学、材料科学、纳米科技、生命科学、化学化工、环境科学、地学等领域中的基础和应用研究成果；以及显微学相关仪器的理论、技术和实验方法的发展与改进；电镜及其它显微学仪器的使用、改进与维修经验的交流等。

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