在TEM中使用镧系元素掺杂重金属氧化物进行纳米级CL测温

发布时间：2024-03-15 16:05:34 栏目：精选知识

导读 UNIST 化学系 Oh-Hoon Kwon 教授及其研究团队开发了一种在透射电子显微镜 (TEM) 内测量纳米尺寸样品温度的突破性方法。这项创新技术

UNIST 化学系 Oh-Hoon Kwon 教授及其研究团队开发了一种在透射电子显微镜 (TEM) 内测量纳米尺寸样品温度的突破性方法。这项创新技术利用基于阴极发光 (CL) 光谱的纳米温度计，为分析精细样品的热力学性质和推进高科技材料的开发开辟了新的可能性。



透射电子显微镜可以让研究人员通过将短波长电子束传输穿过样品来以数十万倍的放大倍数观察样品。通过阴极射线发射光谱法检测样品发出的光，研究人员可以在纳米尺度上精细分析样品的物理和光学特性。

新开发的纳米温度计依赖于铕离子(Eu3+)特定阴极射线发射带随温度变化的强度变化。通过合成氧化钆 (Gd2O3) 中掺杂铕离子的纳米颗粒，研究小组确保电子束造成的损害最小，从而能够进行长期实验。

通过动态分析，研究小组证实，铕离子发光带的强度比是温度的可靠指标，使用尺寸约为100纳米的纳米温度计颗粒，测量误差约为4℃，令人印象深刻。该方法的精度是传统 TEM 温度测量技术的两倍以上，并显着提高了空间分辨率。

此外，该团队通过在 TEM 内使用激光诱导温度变化并同时实时测量温度和结构变化，展示了纳米温度计的适用性。该功能允许在纳米级响应外部刺激来分析热力学特性，而不干扰标准 TEM 分析程序。

该研究的第一作者 Won-Woo Park 强调了温度测量过程的非侵入性，并强调透射电子束与纳米测温仪粒子之间的相互作用能够在不干扰 TEM 成像的情况下实现实时温度检测。他指出，“所开发的纳米技术的一大优点是温度测量过程不会干扰现有的透射电子显微镜分析，”并补充道，“由于温度是使用光来测量的，光是透射电子显微镜之间相互作用产生的副产品。电子束和纳米颗粒，可以测量透射电子显微镜的图像并实时检测温度。”

Kwon教授强调了这项研究的意义，他表示：“所开发的温度测量指标与实时成像技术相结合，有助于观察局部温度因外部刺激而发生的变化。” 他进一步表示：“这一进步将为二次电池和显示器等高科技材料的发展做出重大贡献。”

这项研究的结果已于 2024 年 1 月 30 日发表在 ACS Nano在线版 上。这项研究是在三星科学技术基金会的支持下完成的。