聚焦双一流发展 先进功能材料领域研究再获新进展

发布时间:2019-11-26

本网讯(物质科学与信息技术研究院 李刚 岳阳)  近日,我校电镜中心葛炳辉教授与中科院物理所白雪冬研究员等人合作,在最新一期电子显微学杂志《Ultramicroscopy》上发表了题为“Insight into long-period pattern by depth sectioning using aberration-corrected scanning transmission electron microscope”的论文,利用球差校正扫描透射电镜(STEM)的断层扫描技术(depth section,如图1a所示)研究了电镜成像中的长周期结构,首次实现了对电镜中形成摩尔条纹的上下层样品的原子级别成像(图1b-d),为判断长周期结构的本质提供了新的手段。

电镜中观察到长周期结构通常有两种情况,一种是调制结构,一种是由于两片材料上下叠加形成的摩尔条纹(如图1c所示)。调制结构本身是晶体结构,具有平移对称性和均一性;而摩尔条纹则是由两片周期性结构的材料叠加在一起形成的。所以如果在垂直方向上具有一定分辨率,则利用该技术可以区分出上下两片结构。借助球差矫正电镜垂直方向分辨率高(约10nm)的特点,首次同时利用高角环形暗场(HAADF)成像技术实现了对上下层材料的原子级别成像,从而提出了区别两种长周期结构(调制结构和摩尔条纹)的方法。

随着电镜技术的发展,电镜垂直方向的分辨能力将越来越高,有望获得原子分辨率,相信利用扫描断层技术进行材料的3d重构将成为一个重要的研究方向和手段。



1(a)通过改变STEM成像的focus实现断层扫描,(b-d) 样品的上、中、下三个部分对应的HAADF像。图c是摩尔条纹,也可以通过图bd数学上简单叠加实现。


2 (a)样品投影结构示意图, (b) 相对转角16.5°的两片样品叠加后的投影结构示意图

(c)b对应结构的垂直截面示意图



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