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摘要

原子表征与操控是实现原子制造必须突破的物理瓶颈之一. 像差校正电子显微学方法因其优异的空间分辨率, 为实现原子精细制造提供了有力的表征手段. 因此, 利用电子显微学手段, 在原子尺度对原子制造的材料及器件进行三维结构和性能的协同表征, 对于深入理解原子水平材料操控的物理机理具有非常重要的意义. 纳米团簇及纳米颗粒是原子制造材料与器件研究的主要对象之一, 具有丰富的物理化学性质和较高的可操纵性. 本文探讨纳米团簇/颗粒结构三维定量表征、使役条件下纳米团簇/颗粒结构演变定量表征、纳米颗粒/晶粒结构-成分-磁性协同定量表征等诸多方法与实例, 阐明了电子显微学表征手段的突破和发展为实现精细控制的原子制造材料提供了坚实基础.

关键词:

Abstract

Atomic scale characterization and manipulation is one of the physical bottlenecks, which needs to be broken when realizing atom manufacturing. The aberration-corrected transmission electron microscopy (TEM) is a powerful tool for structural characterization due to its exceptional spatial resolution. Therefore, it is very crucial to co-characterize atomic-scale three-dimensional structure and properties of atomic manufacturing materials by using TEM, which allows us to further understand the physics mechanism of atomic manipulation of materials. Nano-clusters and nanoparticles are two of the main objects in the studies of atomic manufacturing materials and devices, and possess rich physical and chemical properties and high manoeuverability. In this paper, we summarize the recent progress of quantitatively determining three-dimensional structures and magnetic properties of nanocluster, nanoparticles and nanograins, as well as their dynamic evolutions under the working conditions. The methodological breakthrough and development of electron microscopy techniques provide a solid foundation for precisely controlling atomic manufacturing materials.

Keywords:

作者及机构信息

钟虓䶮^1,2,3,
李卓^1,2,3,4

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通信作者:钟虓䶮,xzhong25@cityu.edu.hk

基金项目:国家自然科学基金(批准号: 51822105, 52011530124, 11834009)、国家重点研发计划(批准号: 2016YFB0700402)、中德科学中心中德合作交流项目(批准号: M-0265)、深圳研究计划(批准号: HZQB-KCZYB-2020031)、香港城市大学(批准号: 9610484, 9680291)、香港城市大学深圳研究院、欧盟-香港研究与创新合作资助机制(批准号: E-CityU101/20)、德国-香港联合研究计划(DAAD-RGC) (批准号: G-CityU102/20)和欧盟“地平线2020研究和创新计划” (批准号: 856538, “3D MAGiC”)资助的课题

Authors and contacts

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Corresponding author:Zhong Xiao-Yan,xzhong25@cityu.edu.hk

Funds:Project supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 51822105, 52011530124, 11834009), the National Key R&D Program of China (Grant No. 2016YFB0700402), the Sino-German Mobility Programme at the Sino-German Center for Research Promotion (Grant No. M-0265), the Research Program of Shenzhen, China (Grant No. HZQB-KCZYB-2020031), the City University of Hong Kong, China (Grant Nos. 9610484, 9680291), the City University of Hong Kong Shenzhen Research Institute, the EU-HK Research and Innovation Cooperation Co-funding Mechanism (Grant No. E-CityU101/20), the Germany/Hong Kong Joint Research Scheme (Grant No. G-CityU102/20), and the European Union's Horizon 2020 Research and Innovation Programme (Grant Nos. 856538, “3D MAGiC”)

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