(11月17日更新）电镜前沿 Frontiers of Electron Microscopy 第五期

mercurycat

2015/11/18

私聊

透射电镜（TEM）

往期回顾：
(9月25日更新）电镜前沿 Frontiers of Electron Microscopy 第四期
 (9月11日更新）电镜前沿 Frontiers of Electron Microscopy 第三期
 (8月20日更新）电镜前沿 Frontiers of Electron Microscopy 第二期
 (7月24日更新）电镜前沿 Frontiers of Electron Microscopy 第一期

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电镜前沿 Frontiers of Electron Microscopy 第五期
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1. 极速TEM三维成像（3.5秒3487张图像）Extreme TEM tomography: 3487 images, 3.5s
来自Ernst Ruska 电镜中心的科学家成功利用高速电子直接探测相机（Direct Electron Detection Camera）技术在低量电子（low dose electron）条件下实现了超高速TEM三维成像。在短短3.5秒时间内，通过收集的3487张TEM图像可以实现对各种易受电子损伤的生物或高分子材料的高分辨三维成像。这项技术更可以应用在对原子尺度原位实验的三维成像（insitu TEM tomography），对于研究催化反应和其他原子间的动态变化有重大意义。下图中显示的是用高速成像技术重构的单个碳纳米管的三维图象（橙色为CNT，蓝色为碳膜）

参考图片及内容：
http://www.imaging-git.com/news/3d-imaging-electron-tomography-3487-images-35-seconds
http://www.microscopy-analysis.com/editorials/editorial-listings/extreme-tem-tomography-3487-images-35s
http://www.nature.com/articles/srep14516
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2. 超快速电子相机：直接观测二维材料的原子波纹 Ultrafast'Electron Camera': Visualizing Ripples in 2D Material
最近，来自斯坦福大学SLAC国家加速器实验室的科学家利用超快速电子相机的超快速电子衍射（Ultrafast Electron Diffraction）技术观察到了单个原子在飞秒（femto second，千万亿分之一秒）尺度的运动。这项技术帮助科学家发现在只有数个原子厚度的单层二维硫化钼（MoS2）材料中纳米褶皱（Wrinkles）的动态形成过程。了解材料中原子运动的特征对于材料特性的研究和下一步的改型都有着重大意义，这些成果将会有助于下一代能源材料的开发和应用。

参考图片及内容：
http://www.imaging-git.com/news/ultrafast-electron-camera-visualizing-ripples-2d-material
http://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.5b02805
https://www6.slac.stanford.edu/news/2015-09-10-slac-ultrafast-electron-camera-visualizes-ripples-2-d-material.aspx
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3. PNNL发现等离子纳米节点 PNNL Revealed Plasmonic Nanojuctions in Silver Nanoparticles
最近在PNNL国家实验室的科学家结合高分辨电镜（HRTEM）超灵敏纳米镜（SERS和TERS）研究了等离子纳米颗粒的结构性质关系。下面的图中展示的是纳米银颗粒在单层石墨烯上的图像。结合SERS和TERS，可以观察到颗粒中不同区域的光激发等离子纳米节点。研究成果可以用于更好的探索光激发等离子的产生机理和相互作用。

参考图片及内容：
https://plus.google.com/wm/1/100922732508111452182/posts/T3nMKb8QHoL
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4. 在原子尺度雕刻晶体氧化物：单原子层精度的纳米加工技术 Atomic- Level Sculpting of Crystalline Oxides: Toward Bulk Nanofabrication with Single Atomic Plane Precision
来自ORNL国家实验室的科学家通过STEM电镜实现了在纳米尺度上对复杂材料的单原子精度纳米雕刻。这项技术将有利于实现对功能纳米器件的在单原子精度上的结构加工。科学家们在无定型钛酸锶薄膜上通过特定能量的电子束可以实现晶体在原子尺度内可控制的生长。这项技术将有助于实现在原子尺度的3D打印和提高下一代纳米器件的复杂加工和制造。下图为在电子束作用下原子尺度雕刻的写有ORNL的晶体。

参考图片及内容：
http://www.microscopy-analysis.com/editorials/editorial-listings/stem-sculpts-3d-atomic-level-structures
http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.201502048/abstract

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评论：
1）使用过TEM Tomography的都知道，收集用于重构3D的大量图像是个非常漫长的过程。在收集的过程中还要在保证成像质量和避免样品电子损伤之间做平衡，是非常困难的。所以对生物或电子束易损的样品往往都需要用冷冻的方法，但分辨率常常不能达到满意的效果。新一代的电子束直接显示探测器，可以直接观察电子，大大加快了成像的速度。短短3.5秒就收集了超过3000张图片完成3D重构，非常惊人！
2）同样是快速显示技术，这次是利用超快速电子衍射来研究在飞秒级别（千万亿分之一秒！！！）单位内的原子运动特征。未来这项技术将大大有助于实时化学反应的原子尺度研究。前途不可估量！
3）贵金属（银，金）纳米颗粒的光激发等离子现象一直是纳米研究领域的热点。结合高分辨电镜和超灵敏纳米镜技术可以更直观的了解原子尺度内等离子激发现象的产生和变化原理。这将有助于更多相关应用的发展。
4）在原子尺度进行3D打印和构建纳米器件已经走出了重要的一步！通过精确控制入射电子束能量，点到点原子级别的三维加工技术得以实现。期待更多的后续研究，这必将是未来电镜领域的重要应用。
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