在液體環(huán)境下進(jìn)行透射電鏡TEM 觀察會(huì)帶來(lái)哪些挑戰(zhàn)？

借助透射電子顯微鏡(TEM)可以獲得原子尺度的結(jié)構(gòu)、成分信息。然而，傳統(tǒng) TEM 技術(shù)受到了一些限制，其中之一是只能用來(lái)觀察超薄固體樣品，而無(wú)法應(yīng)用于液體環(huán)境的研究。主要原因是在液體環(huán)境下進(jìn)行 TEM 觀察會(huì)帶來(lái)兩個(gè)挑戰(zhàn)：

其一，液體環(huán)境下必須確保嚴(yán)密的密封，以防止液體泄漏進(jìn)入 TEM 系統(tǒng)。一旦液體泄漏，TEM 內(nèi)部的真空環(huán)境將受到嚴(yán)重破壞，導(dǎo)致設(shè)備故障。

其二，液體中的大量分子會(huì)散射電子束，電子束照射液體會(huì)產(chǎn)生大量自由基，這些都會(huì)影響圖像質(zhì)量和數(shù)據(jù)分析的準(zhǔn)確性。

此外，在液體環(huán)境下，研究者還需要解決如何實(shí)現(xiàn)靜態(tài)和流動(dòng)條件之間的切換、流速的精確控制、壓強(qiáng)的調(diào)節(jié)以及液層厚度的控制等實(shí)際問(wèn)題。這些問(wèn)題都需要在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和進(jìn)行中謹(jǐn)慎考慮，以確保有效且可靠的液體 TEM 研究。

只有通過(guò)有效的方法解決上述問(wèn)題，才有可能把 TEM 的應(yīng)用擴(kuò)展到如電池、電化學(xué)沉積、納米晶生長(zhǎng)、生物材料等諸多領(lǐng)域。

液體環(huán)境下進(jìn)行透射電鏡這兩個(gè)挑戰(zhàn)有沒(méi)有解決方案呢？

一種典型的解決方案就是液體微室電子顯微術(shù)(Liquid Cell Electron Microscopy, LCEM)。該方案的核心是使用上下兩層真空密封的電子透明薄膜(如圖 1 深藍(lán)色)隔離出一個(gè)微室，用以密封流經(jīng)液體，同時(shí)又可以確保電子束的透過(guò)性。

圖 1. LCEM 的工作示意圖和應(yīng)用領(lǐng)域

DENSsolutions  TEM 原位液相系統(tǒng)

作為一家總部位于荷蘭的企業(yè)，DENSsolutions 秉持著開(kāi)放式創(chuàng)新理念，借助 MEMS 技術(shù)并持續(xù)進(jìn)行產(chǎn)品更新和迭代，致力于為科研工作者提供原位解決方案。公司的液相方案遵循 LCEM 設(shè)計(jì)思路，經(jīng)歷了從最初代的 Ocean 系統(tǒng)到當(dāng)前的Stream 系統(tǒng)的多次改進(jìn)和升級(jí)。

下一篇，我們將從 Nano-Cell、原位樣品桿和供液系統(tǒng)三個(gè)方面對(duì)比 Ocean 系統(tǒng)和 Stream 系統(tǒng)，以深入了解 DENSsolutions 是如何有效解決液相透射電子顯微鏡（TEM）領(lǐng)域的挑戰(zhàn)。