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in situ TEM技术在材料领域的应用

仙后婧婧（谭思婧）

2015/07/31

透射电镜（TEM）

在以前的科学研究中，学者们往往都是通过结果来推导过程中发生的事情。有的解释合情合理，称为众所公认的结论；有的则各执己见，坚持自己的理由，争论不断，并争取找到更多能够佐证自己结论的间接证明。
随着in situ TEM技术的成熟，使得研究从猜测转变为直接观察变成了可能。并且现代科技，使得透射电子显微镜的分辨率得到了显著的提高，特别是球差校正电镜的出现，使得insitu TEM技术得到了更广泛的应用。一些此前无法清楚观察、解释的现象能够得到清晰的观察，进而进行更加有说服力的分析。
我们都知道透射电子显微镜主要应用于材料及生物领域，本文只对材料领域中的应用进行一下简单的小结。在材料领域中insitu TEM技术可以应用到原位加热、原位力学的研究，以及力电、力磁、电磁等多个领域，目前研究比较热的方向为原位力学研究、环境条件下原位研究（如充锂、充氢）等。
西安交通大学单志伟教授团队在NatureMaterials上发表了在环境透射电镜中实现了原位观察金属铝与其氧化物界面氢气泡的产生及长大，揭示了氢致表面氧化物鼓泡在原子尺度的起源，并证明了它的晶向依赖性，对氢致界面失效这一危害材料性能的现象进行了解释。

浙江大学张泽院士团队采用高分辨透射电子显微镜对纳米尺寸的体心立方晶体tungsten在原位条件下进行力学实验，发现孪晶是其塑性变形的主导方式，并且在外力卸载时发生退孪晶的现象，并发表于NatureMaterials杂志上。

美国伯克利劳伦斯国家实验室的余倩博士在对固溶少量氧原子的α-Ti进行原位力学实验，结合HADDF-STEM技术对位错芯附近氧原子位置进行表征，改变了人们长期以来对仅仅依靠螺位错的运动造成固溶强化这一说法，并将该结论发表于在Science杂志上。

De-Gang Xie，Zhi-Wei Shan, etal. Insitu study of the initiation of hydrogen bubbles at the aluminium metal/oxideinterface.. Nature Material,2015.
Wang J,Zeng Z, Weinberger C R, et al. In situ atomic-scale observation oftwinning-dominated deformation in nanoscale body-centred cubic tungsten.. NatureMaterial, 2015.
Yu Q etal. Origin of dramatic oxygen solute strengthening effect in titanium.Science, 2015, 347(6222):635-639.

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mercurycat

第1楼2015/07/31

In-situ最近发展很快，加上新的time dependent的电子束，可以实现对反应在时间，空间和外界场（热/电/气/液）的实时观察。

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kuku5837

第2楼2015/08/02

其实in situ TEM现在一个很大局限就是电镜真空环境，而在实际条件下往往都是和空气接触，尤其还有在催化反应中各种气氛下，就显得难以解释。
另外的问题是，电子束引起的热效应或光效应很难避免，据了解现在还有不少把光纤引起去的

0

dooby

第3楼2015/08/04

感谢分享好东西

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pengACE

第4楼2015/08/04

十分感谢分享

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wulabobo

第5楼2015/08/04

回复二楼kuku：其实现在并不都完全是高真空环境了，美国ASU就是做各种气氛下的催化，还有目前很热的liquid cell，液体环境原位做实验，也很热的，Science都快灌水发了

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分
该帖子已被版主-仙后婧婧加5积分，加2经验;加分理由:仪休哥（论坛微信号：wayqsq）活动加分

鳳影龍凰

第6楼2015/08/10

in situ TEM技术在材料领域的应用很好

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宁儿可

第7楼2016/09/06

在透射电镜里做原位液体原位催化实验已经都不是难题了液体加热都可以进行

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