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發布時間:2019-11-26

本网讯(物质科学与信息技术研究院 李刚 岳阳)  近日,我校電鏡中心葛炳輝教授與中科院物理所白雪冬研究員等人合作,在最新一期電子顯微學雜志《Ultramicroscopy》上發表了題爲“Insight into long-period pattern by depth sectioning using aberration-corrected scanning transmission electron microscope”的論文,利用球差校正掃描透射電鏡(STEM)的斷層掃描技術(depth section,如圖1a所示)研究了電鏡成像中的長周期結構,首次實現了對電鏡中形成摩爾條紋的上下層樣品的原子級別成像(圖1b-d),爲判斷長周期結構的本質提供了新的手段。

電鏡中觀察到長周期結構通常有兩種情況,一種是調制結構,一種是由于兩片材料上下疊加形成的摩爾條紋(如圖1c所示)。調制結構本身是晶體結構,具有平移對稱性和均一性;而摩爾條紋則是由兩片周期性結構的材料疊加在一起形成的。所以如果在垂直方向上具有一定分辨率,則利用該技術可以區分出上下兩片結構。借助球差矯正電鏡垂直方向分辨率高(約10nm)的特點,首次同時利用高角環形暗場(HAADF)成像技術實現了對上下層材料的原子級別成像,從而提出了區別兩種長周期結構(調制結構和摩爾條紋)的方法。

隨著電鏡技術的發展,電鏡垂直方向的分辨能力將越來越高,有望獲得原子分辨率,相信利用掃描斷層技術進行材料的3d重構將成爲一個重要的研究方向和手段。



1(a)通過改變STEM成像的focus實現斷層掃描,(b-d) 樣品的上、中、下三個部分對應的HAADF像。圖c是摩尔条纹,也可以通过圖bd數學上簡單疊加實現。


2 (a)样品投影结构示意圖, (b) 相對轉角16.5°的两片样品叠加后的投影结构示意圖

(c)b对应结构的垂直截面示意圖



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