2023年全国电子显微学学术年会之先进材料专场报告集锦（下）

中国电子显微镜学会、仪器信息网联合报道 2023年10月27日，2023年全国电子显微学学术年会在东莞市会展国际大酒店龙泉厅盛大开幕。大会由电镜学会电子显微学报编辑部主办，南方科技大学、松山湖材料实验室、大湾区显微科学与技术研究中心共同承办，仪器信息网作为独家合作媒体参会报道。大会为期三天，参会人数再创新高，吸引来自高校院所、企事业单位、仪器技术企业等电子显微学领域专家学者2000余人出席参会。

10月27-28日上午进行大会报告，27-28日下午及29日全天同时进行13个不同电镜主题的分会场报告。

大会现场

本次大会共设置十三个分会场：1）显微学理论、技术与仪器发展；2）原位电子显微学表征；3）功能材料的微结构表征；4）结构材料及缺陷、界面、表面，相变与扩散；5）先进显微分析技术在工业材料中的应用；6）扫描探针显微学（STM/AFM等）；7）扫描电子显微学表征（含EBSD）；8）聚焦离子束（FIB）在材料科学中的应用；9）低温电子显微学表征；10）生物显微学研究；11）生物医学和生物电镜技术；12）全国电子显微镜运行管理开放共享实验平台经验交流；13）先进材料。

其中，第十三分会场“先进材料”是本次大会首次设置，邀请了众多材料领域知名学者分享报告，吸引了材料领域与会者的热烈关注。电子显微学技术是探索微观世界，揭示材料科学奥秘的重要手段，因此广泛应用于材料学等领域。以下为部分精彩报告摘要：

报告人：吉林大学 蒋青 教授

报告题目: 电化学合成氨催化材料设计与制备

氨是现代农业和粮食生产的关键，重要化工产品和几乎所有药品的原料，以及新能源或氢能源载体。但2020年合成氨行业CO2排放量2.19亿吨，占行业总排放量的19.9%，或总排放量的2%。为实现低碳生产，使用新能源清洁生产合成氨是当务之急。为此，蒋青团队通过设计和制备新型催化材料，研究电化学条件下低耗电量生产合成氨的可能性。结果表明，在新型催化材料的催化作用下，可明显提高合成氨的产率和效率，具有应用前景。

报告人：中科院物理研究所 沈洁 特聘研究员

报告题目：复合量子器件的应用

验证拓扑超导和非常规超导的一个重要实验是波函数对称性的验证，超导二极管效应和相位敏感实验都是有效的实验探测手段。沈洁团队在强自旋轨道纳米线中发现了零场下的超导二极管效应，意味了该诱导超导态呈现时间反演对称破缺的特征，是潜在的P波超导态；且该手性可受化学势调试，即电子型和空穴型呈现相反手性。该实验为用强自旋轨道耦合纳米线构筑量子比特提供了无需外场的优势。

报告人：纽约州立大学奥巴尼分校医学科学系 隋海心 高级研究员

报告题目：Focused ion beam：a materials science invention in biological research applications

在透射电子显微学发展中，不少技术都是首先在材料学研究中最先发展，然后再应用到生物学研究领域。会聚离子束减薄 (FIB milling) 就是这样一个例子。透射电子显微镜的应用要求被研究的样品厚度足够薄以使电子束能够穿透成像。于是薄样品的制备在材料学和生物学透射电镜研究中都成为一个重要方面。生物和材料学科各自发展出了有自己特点的薄样品制备手段。离子束技术是一个在固体材料物理学研究中发展起来的一个成像和样品制备手段。电子和离子双束扫描显微镜 (FIBSEM) 商业化以后，FIB milling也成为固体材料领域一个必备的样品制作手段。2007年开始，该手段被生物学领域借鉴，成为冷冻细胞原位样品制备的一个新办法。同时，用FIBSEM获得塑料包埋生物样品三维密度图也成为新型的体式电子显微学 (volume EM) 的一个主要手段之一。

报告人：南方科技大学 任富增 研究员

报告题目：共格纳米析出强化高熵合金磨损变形机理研究

磨损是造成接触并相对运动的金属构件服役过程中失效的重要原因之一。摩擦能消耗掉全世界约1/3的一次能源，磨损可致使约60%的机器零部件失效，50%以上的机械装备恶性事故源于润滑失效或过度磨损。服役于极端环境的金属材料通常需要具有高强度、良好的延展性以及高耐磨性。然而，实现超高强度通常会导致延展性显著降低。任富增基于热力学计算，利用相分离原理，开发了共格纳米析出相强化的多主元合金，实现了强韧性的协同，系统研究了该类合金的强韧化机理以及在干滑动摩擦条件下的表面梯度结构演变机制。

报告人：北京工业大学 隋曼龄 教授

报告题目：钙钛矿太阳能电池材料及器件的电子显微学研究

卤化物钙钛矿作为一种新型功能材料，具有高的吸收系数、长的激子扩散距离、高的载流子迁移率、低的激子结合能等优异的光物理性质。由于其制备工艺简单、生产成本低廉、柔性性能优异等特点，已经作为光伏器件的光吸收层，应用于第三代高效薄膜太阳能电池中，且其光电转化效率经历了飞跃式发展。尽管卤化物钙钛矿太阳能电池取得了令人瞩目的研究进展，具有诱人的发展前景。然而，其大规模应用仍面临诸多挑战。例如，在稳定性方面，存在水、热不稳定性和离子迁移等问题，而且长时间的光照及紫外线辐照也会对电池造成损伤；此外还有铅元素等带来的毒性方面问题。隋曼龄主要从微纳尺度对卤化物钙钛矿材料及其电池器件的失效机制进行研究。通过球差校正透射电子显微镜对卤化物钙钛矿电池器件各个功能层界面微结构的演变进行精细表征，探究了其失稳机制，在原子和分子尺度提出优化界面、提升稳定性的方法。

报告人：浙江大学 袁辉球 教授

报告题目：重费米子材料中的演生量子态及其调控

在含有 f 电子的材料体系中，局域的 f 电子与巡游电子可以通过近藤效应杂化而导致电子有效质量大幅提升（可达自由电子的上千倍），重费米子因此而得名。重费米子化合物中存在多种能量尺度接近的特征温度，基态易于调控，从而表现出丰富的物态性质，是探索奇异量子态及其演化的理想材料体系。袁辉球在报告中简要介绍了课题组在重费米子超导和量子相变等方面的一些最新研究进展。结果表明，重费米子体系呈现出丰富的量子特性，包括非常规超导、非费米液体、强关联拓扑态等。压力和磁场等参量可以调控重费米子体系中局域电子与巡游电子的杂化强度，诱导不同类型的反铁磁量子相变。在纯净的铁磁重费米子化合物CeRh6Ge4中发现了铁磁量子临界存在的确凿证据，并观察到奇异金属行为。

报告人：东南大学 沈宝龙 教授

报告题目：结构调控制备铁磁性软磁与催化无序合金

铁磁性无序合金作为绿色节能材料在电力电子与清洁能源领域应用前景广阔，是实现“双碳”目标关键材料之一。然而，铁磁性无序合金优异软磁性能、高催化活性原子及电子结构起源尚待进一步厘清，新合金体系仍需进一步探索、制备。

沈宝龙在报告中探讨了铁磁性无序合金三种结构调控策略优化软磁与催化性能机制：（1） 采用应力热处理调控制备 FeCoBSiCP 非晶软磁合金，饱和磁极化强度达 1.75 T，矫顽力小于2.2A/m，1T、50Hz条件下损耗低于0.11W/kg，1kHz有效磁导率达33000。应力热处理感生纵向单轴磁各向异性，促使退磁及反磁化过程由均匀畴壁位移主导，大幅提升软磁性能；（2）通过调控热传导率规模化制备厚度14μm FeSiBCuNb合金超薄带，超薄带合金磁心经横磁处理后磁导率在100kHz下高达48000，损耗在0.2T/100kHz下降至94kW/m3。均匀细密非晶-纳米晶双相结构、磁化过程中高密度磁畴结构分布、感生磁各向异性与剩余随机磁各向异性间强相互作用及大电阻率协同促成纳米晶合金超薄带磁心具有优异高频软磁性能；（3）提出全新缺陷构建策略制备(FeCoNiB0.75)97Pt3高熵金属玻璃，实现1000 mA/cm2安培级电流密度超低碱性析氢（104 mV）、析氧（301 mV）过电位，在阴离子膜电解水器件（AEM）测试中保持200小时长期耐久性（100 mA/cm2）。晶格畸变、堆垛层错等缺陷结构有助于优化原子配位构型、调节电子相互作用，增强电解水催化性能。

报告人：南方科技大学 刘玮书 教授

报告题目：Mg 基热电材料性能调控与缺陷结构

室温热电材料是物联网传感器实现自供能的关键技术，正成为影响全球物联网技术变革的重要因素。经典的碲化铋室温热电材料发现于上世纪60年代，一直被沿用至今，缺少新的室温热电材料。刘玮书从广义B*参数设计原则出发，讨论新型室温电子热电材料 Mg3+σSb2-xBix:Mn0.01的热电输运特性，该材料在功率因子和热电优值均超越经典的N型 Bi2Te2.7Se0.3材料。报告将主要聚焦Mg3+σSb2-xBix:Mn0.01材料中的Mg空位缺陷、复合缺陷、Janus纳米析相等微观缺陷，对电子和声子输运行为的影响，以及其对热电性能的提升。报告还讨论了基于多元合金策略，解决 Mg3Sb2基界面连接难题，实现高强、低阻、高稳定的可靠连接的最近进展。

报告人：南方科技大学/北京工业大学 韩晓东 教授

报告题目：《原子分辨的宽温区材料力学显微镜与高强高韧材料设计》、《原子分辨材料力学行为实验方法与装置》

人类发展时代就是用材料命名的，而显微科学技术推动材料发展腾飞。韩晓东表示，工欲善其事，必先利其器，当前72%的物理学、81%的化学和95%的生理学或医学诺贝尔奖是借助尖端科学仪器来完成的。而原子尺度原位高温力学实验技术始终处于国际空白领域，面临着诸多技术难点。针对于此，韩晓东所在团队多年来始终致力于原子尺度原位高温力学实验平台研制。

界面现象的微观尺度测量是 2021 年 Science 公布的 125个科学问题之一。在材料科学领域，晶界与孪晶界是两类重要的固-固界面，其力学行为的微观尺度表征与测量是材料科学领域的基础科学问题与难题。报告中，韩晓东介绍了小组原创发展的系列材料力学行为的原子层次原位动态表征方法及相关材料弹塑性原子层次机理，晶界及孪晶界塑性原子机制在原子层次原位影响材料弹塑性行为及机理，拓展材料的弹、塑性理论，并提出提高材料弹性及塑性的新途径。

颁发优秀报告奖

分会主席韩晓东 致分会闭幕辞

“先进材料”专场结束后，由分会主席向三位青年学者颁发了优秀报告奖，并由韩晓东致分会闭幕辞。