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堿金屬生長過程的簡單而通用的方法，在室溫下實現(xiàn)了金屬鋰和金屬鈉的原子分辨率成像，并以毫秒的時間分辨率在原子尺度上可視化了堿金屬的生長過程。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實驗方法

     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和力學(xué)測試的實驗環(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，通過施加電信號后形成鋰支晶。利用原位桿的三維操縱功能可以原位對鋰枝晶進(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，該原位實驗過程可以在保證電鏡分辨率的情況下觀測到。

圖：電子束誘導(dǎo)下的堿金屬生長過程

圖：原位觀測鋰支晶形成、拉斷過程

圖：研究中使用的TEM-STM電學(xué)樣品桿