《Nature》子刊：上海科大在原子尺度原位觀測(cè)堿金屬生長(zhǎng)過程
日期：2020-11-05
堿金屬在醫(yī)藥、電池等領(lǐng)域得到了廣泛的研究。然而，由于化學(xué)反應(yīng)性和電子/離子束靈敏度的限制，堿金屬的固有原子結(jié)構(gòu)及其基本性質(zhì)難以揭示。
近日，上海科技大學(xué)于奕課題組利用先進(jìn)的原位透射電鏡技術(shù)，提出了一種在原子尺度原位觀測(cè)堿金屬生長(zhǎng)過程的簡(jiǎn)單而通用的方法，在室溫下實(shí)現(xiàn)了金屬鋰和金屬鈉的原子分辨率成像，并以毫秒的時(shí)間分辨率在原子尺度上可視化了堿金屬的生長(zhǎng)過程。該研究有助于更好地理解鋰離子電池中鋰枝晶和固體電解質(zhì)之間的關(guān)系。相關(guān)研究成果以"Unravelling the room-temperature atomic structure and growth kinetics of lithium metal"為題發(fā)表在NATURE COMMUNICATIONS上。
原文鏈接：https://doi.org/10.1038/s41467-020-19206-w.
圖：原位TEM實(shí)驗(yàn)方法
研究人員利用PicoFemto?原位TEM-STM電學(xué)樣品桿搭建了鋰支晶原位生長(zhǎng)和力學(xué)測(cè)試的實(shí)驗(yàn)環(huán)境。鋰顆粒被附著在樣品桿的載樣區(qū)，另一端使用STM針尖與鋰顆粒接觸，通過施加電信號(hào)后形成鋰支晶。利用原位桿的三維操縱功能可以原位對(duì)鋰枝晶進(jìn)行拉伸，直到拉斷。在PicoFemto?原位TEM-STM電學(xué)樣品桿的協(xié)助下，該原位實(shí)驗(yàn)過程可以在保證電鏡分辨率的情況下觀測(cè)到。
圖：電子束誘導(dǎo)下的堿金屬生長(zhǎng)過程
圖：原位觀測(cè)鋰支晶形成、拉斷過程
圖：研究中使用的TEM-STM電學(xué)樣品桿
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