透射电子显微镜空间分辨率综述

透射电子显微镜(transmission electron microscope,TEM)具有超高的空间分辨率,是化学、材料科学、物理学、生物科学等领域最重要的研究手段之一.影响TEM空间分辨率的因素众多,不仅包括电镜自身结构和成像原理等,还有样品性质等原因.为系统且全面地了解TEM分辨率的涵义、原理与应用,本文通过回顾TEM空间分辨率的发展历史,从理论上厘清了TEM空间分辨率的概念、物理涵义、影响因素和适用范围;从电镜装置角度,分别概述了电子枪、磁透镜、图像探测器和电镜内外部环境对空间分辨率的影响规律,以及单色器、像差校正器和新型图像探测器的发展现状;从实际应用角度,重点介绍了样品过厚、电子束损伤、积碳和原子振动等降低空间分辨率的作用机理及解决途径.本文可为非电子显微学研究者们正确使用TEM提供参考.

碳基材料原子尺度低损伤透射电子显微分析

近年来,石墨烯、金属有机框架(MOFs)、聚合物、生物大分子等碳基材料在物理、化学、材料、生物学等领域受到了持续增长的关注,但由于其微观结构在电子束辐照下的不稳定性导致原子分辨率的实验观察仍面临巨大的挑战。原子结构的认识不足严重限制了对此类材料的深入理解及潜在应用研究。近年来,低加速电压、低电子剂量与低温电子显微学(TEM)亚埃分辨率的革命性突破,极大地促进了对电子束敏感材料结构与化学组成的原子尺度解析。特别是对轻元素原子成像的能力有助于深入研究新型碳基材料的结构和性能。本文总结了先进电子显微学中各种成像与谱学技术的新进展,及其在石墨烯基材料、MOFs、聚合物、生物大分子等碳基材料研究中的应用,并探讨了当前材料研究面临的挑战与电子显微学的发展趋势,以期助力对新型碳基材料构效关系的深入理解和设计开发。