Research:过程所利用原位电镜技术揭示反应-扩散调控下银颗粒的动态结晶过程


发布时间:

2020-03-19

由于人们对材料结构的形成机理认识不足以及对纳米结晶的控制能力有限,材料的定向合成一直是一个长期的挑战性课题。液体环境下原位电子显微镜技术的出现,似乎为解决这个问题提供了一个新的思路。

由于人们对材料结构的形成机理认识不足以及对纳米结晶的控制能力有限,材料的定向合成一直是一个长期的挑战性课题。液体环境下原位电子显微镜技术的出现,似乎为解决这个问题提供了一个新的思路。

中科院过程所的韩永生研究员团队巧妙利用泽攸科技(ZepTools)推出的PicoFemto®系列原位SEM液体电化学样品台设计实验,对银的晶化过程进行了实时研究,观察到银结晶的可逆晶化过程。为了揭示这种可逆晶化现象,韩永生团队计算了电子束辐照产生的自由基。结果表明,由于自由基的扩散和反应,自由基在液体池中的浓度是随时空发生波动的。电子剂量率对自由基分布的调节导致了不同银结构的形成,证实了局部浓度场在材料结构演化中的主要作用。相关研究成果以《In Situ Investigation of Dynamic Silver Crystallization Driven by Chemical Reaction and Diffusion》为题发表在权威国际期刊《Research》上。

原文链接:https://doi.org/10.34133/2020/4370817

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图1 原位实验环境的搭建。(Research, vol. 2020, 4370817)

实验中使用15×15 mm 的原位液体芯片,芯片分为上下两片,芯片储液池深度为100 um. 上芯片有一个0:25×0:25 mm的非晶氮化硅薄膜观察窗口。用微量吸管将硝酸银溶液逐滴加入储液池密封,液体池整体被搭载到泽攸科技(ZepTools)的PicoFemto®系列原位SEM液体电化学样品台上,一同内置到SEM内。

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图2 液体环境下原位观测银的可逆结晶过程。(Research, vol. 2020, 4370817)  

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图3 实验中使用的PicoFemto®系列原位SEM液体电化学样品台  

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图4 PicoFemto®系列原位TEM液体电化学样品杆