近年来，石墨烯、金属有机框架（MOFs）、聚合物、生物大分子等碳基材料是物理、化学、材料、生物学等领域备受关注的研究热点。但是由于其微观结构在电子束辐照下的不稳定性导致原子分辨率的实验观察仍然面临巨大的挑战，原子结构的认识不足严重限制了对此类材料的深入理解。近年来，低加速电压、低电子剂量与低温电子显微技术的革命性突破，极大地促进了对电子束敏感材料结构与化学组成的原子尺度解析，从而推动了对新型碳材料构效关系的深入理解。
近日，太原理工大学郭俊杰教授受邀为《新型炭材料》（New Carbon Materials）撰写相关综述“Atomic-scale investigation of carbon-based materials by gentle transmission electron microscopy”。文章结合课题组采用低加速电压球差校正电镜对石墨烯、氮化硼等电子束敏感二维材料原子结构精确解析方面的丰富经验与多年积累，总结了低加速电压、低电子剂量与低温电子显微术等低损伤透射电子显微成像与谱学技术的新进展，及相关技术在石墨烯基材料、MOFs、聚合物、生物大分子等碳基材料研究中的应用，并探讨了当前材料研究面临的挑战与电子显微学的发展趋势，以期助力新型碳材料的构效关系解析和设计开发。
图1 球差校正低损伤电子显微技术及其在碳基材料中的应用。示意图展示了当今先进电子显微技术在易受电子束辐照损伤的碳基材料中成功应用的范例与成果。
太原理工大学新材料界面科学与工程教育部重点实验室刘培植博士为该文章的第一作者，郭俊杰教授为通讯作者。团队科研工作得到了国家自然科学基金、山西省科技重大专项、山西省基础研究项目、山西省高等学校科技创新项目、山西省高等学校创新人才支持计划、三晋学者基金、山西省引进海外高层次人才创新团队等项目的支持。
LIU Pei-zhi, HAO Bing, ZHANG Hai-xia, XU Bing-she, GUO Jun-jie. Atomic-scale investigation of carbon-based materials by gentle transmission electron microscopy[J]. NEW CARBON MATERIALS, 2021, 36(3): 497-511.
刘培植, 郝兵, 章海霞, 许并社, 郭俊杰. 碳基材料原子尺度低损伤透射电子显微分析[J]. 新型炭材料, 2021, 36(3): 497-511.
原文链接：http://xxtcl.sxicc.ac.cn/cn/article/doi/10.1016/S1872-5805(21)60040-9
doi: 10.1016/S1872-5805(21)60040-9
通讯作者简介：
郭俊杰，教授/博导，日本东北大学博士，山西省引进海外高层次人才计划特聘专家，曾获青年三晋学者、山西省学术技术带头人、中 共山西省委联系服务的高级专家、山西省自然科学二等奖、山西省引进海外高层次人才计划创新团队等奖励与荣誉。长期致力于低维新能源材料与器件的开发，专注于材料结构调控和原子尺度电子显微分析，在Nat. Commun.、Nano Energy、Small和Acta Mater.等材料领域专业期刊发表论文90余篇。兼任中国电子显微镜学会理事/物理与材料专业委员会副主任，中国物理学会固体缺陷专业委员会理事，J. of Mater. Sci. and Tech.编委。
刘培植，美国田纳西大学博士，专注于低维能源材料电子显微学研究，在Nat. Commun.、PNAS、ACS Nano、Mater. Charact.、Nanoscale、Carbon、电子显微学报等学术期刊上发表论文10余篇，近年来主持国家自然科学基金项目、山西省青年科技研究基金、山西省高等学校教学改革创新项目等教学与科研项目。
