研究前沿：清华大学/物理所-层叠层衍射成像 | Nature Communications

今日新材料 · 公众号 · · 2025-02-03 00:00

正文

在材料科学中，原子级结构的实空间三维成像是一项关键而又具有挑战性的任务。尽管扫描透射电子显微技术，已经通过电子叠层衍射成像electron ptychography技术，实现了亚埃米级横向分辨率，但是利用单投影装置，深度分辨率仍然仅限于2到3纳米。更好的深度分辨率，通常需要样品较大的倾斜角和大量的投影，如原子原子分辨层析成像 atomic electron tomography。

近日，清华大学Zehao Dong，王亚愚Yayu Wang等，中国科学院物理研究所陈震Zhen Chen等，在Nature Communications上发文，报道了多切片层叠层衍射成像multislice electron ptychography，只需要几个小角度的投影，就将深度分辨率提高三倍以上，达到亚纳米尺度，并有接近原子级水平。

该成像技术，保持了轻原子和重原子的高分辨能力，显著增强了单个掺杂剂的检测。通过实验演示了钙铁石氧化物 Ca2Co2O中，稀镨掺杂的三维可视化，以及其晶格畸变。该方法，可以配备在具有混合像素检测器的透射电子显微镜，并且高性能计算系统，用以实现数据处理。

Sub-nanometer depth resolution and single dopant visualization achieved by tilt-coupled multislice electron ptychography.

通过倾斜耦合多切片层叠层衍射成像，实现亚纳米深度分辨率和单掺杂可视化。

图1: 倾斜耦合多切片层叠层衍射成像tilt-coupled multislice electron ptychography (TCMEP)原理和过程。

图2: 单一Sr掺杂剂的TCMEP模拟成像。

图3:TCMEP提升深度分辨率的实验验证。

图4:（(Pr0.05Ca0.95)2Co2O5薄膜中，Pr掺杂剂的实验成像。

图5:Pr掺杂及其相关的晶格畸变。

文献链接

Dong, Z., Zhang, Y., Chiu, CC. et al. Sub-nanometer depth resolution and single dopant visualization achieved by tilt-coupled multislice electron ptychography. Nat Commun 16, 1219 (2025).

https://doi.org/10.1038/s41467-025-56499-1

本文译自Nature。

来源：今日新材料