原子級分辨電鏡如何「解鎖」電子束敏感晶體材料

— 前言 —

透射電鏡（TEM）是探索材料微觀結構的一把利器，正所謂眼見為實，所以其在涉及納米材料的領域應用極廣。如何獲得納米材料原子級別超高分辨的TEM圖像成為研究者們探索的重要方向。隨著TEM相關技術以及方法學的發展，當前大多數納米材料已經被超高分辨TEM實現原子級別解鎖。眾所周知，TEM利用高能電子實現成像，通常解析度越高，加速電壓越高，轟擊材料的電子能量也就越高。所以如何解鎖對電子束極為敏感的晶體材料一直困擾著研究電鏡的大牛們。這類晶體材料的結構中通常含有有機成分，辟如：MOF ，有機-無機雜化鈣鈦礦。不得不說MOF最近真的火，上周華南理工大學剛發出一篇關於MOF合成相關文章（[華南理工大學Science]有序大孔單晶MOFs），今天關於MOF的電鏡表徵又上Science。

在剛剛出爐的Science中，來自沙特阿卜杜拉國王科技大學的中國研究者們發展出一套新的TEM表徵方法學，成功實現多種、對電子束極為敏感的MOF材料的原子級分辨TEM成像。在這一超高解析度下，我們清晰可見MOF中金屬原子，甚至是MOF中間苯環連接體。進一步研究發現，該方法可以拓展應用到其他電子束敏感晶體材料，比如CH3NH3PbBr3。 在今年年初，他們就已經成功利用電子直接探測相機(Direct detection electron counting (DDEC) cameras )實現ZIF-8（MOF中的一種）的TEM超高分辨成像（高分辨透射電鏡：詮釋MOF材料的表面及界面結構）。這篇Science在此基礎上進行了方法學的改進，從而進一步提高解析度和應用範圍。下面一起欣賞被成功解鎖的MOF吧。

—圖文快解—

Fig. 1. Alignment of an image stack using the 「amplitude filter」.

Fig. 2. HRTEM images of UiO-66 acquired from different zone axes

Fig. 3. HRTEM of thermally treated UiO-66.

Fig. 4. HRTEM of organic-inorganic hybrid perovskite CH3NH3PbBr3.

—相關課題組介紹—

韓宇教授2003年博士畢業於吉林大學，並先後在新加坡生物工程和納米科技研究所、帝國理工學院及沙特阿卜杜拉國王科技大學從事科研工作。現任沙特阿卜杜拉國王科技大學教授。主要從事納米多孔和納米結構材料，包括有序介孔材料、多級結構分子篩、多孔有機聚合物等多孔碳的結構及形貌的精確控制，用以提高它們在氣體吸附/分離、多相催化等相關應用的效率。韓教授也是電子顯微技術分析的專家，先後在science、Nature、Nature Mate　rials、 Nature Chemistry、JACS等著名期刊發表論文150餘篇，被引用11000餘次；H-index為50，並被授予了TR100 Young Innovator （麻省理工學院創新雜誌）、Young Scientist Award（新加坡國家科學院）等，2016年獲得了國家教育部授予「長江學者獎勵計劃」。

課題組主頁：https://nfm.kaust.edu.sa/Pages/Home.aspx

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