【摘要】 单原子、双原子、团簇（<1 nm）和纳米颗粒（<3 nm）的扩散以1秒的时间分辨率记录。

高分辨率透射电子显微镜（HR（S）TEM）是在纳米尺度上观察材料的最有效技术之一。科学家们已经使用这种显微镜来分析和分类各种材料的纳米结构，包括原子水平的结构和化学成分。克服了球面和色差的限制，将现代仪器的点分辨率推到了0.1 nm以下。

 

Kenta Yoshida等人[1]使用球面像差校正透射电子显微镜（AC-TEM）研究了铂单原子在非晶碳上的原位行为。使用了200和300千伏的加速电压。α-碳膜上的铂颗粒（Pt/a-碳）是质子交换膜燃料电池中由碳/氧化物复合材料负载的Pt合金或核壳催化剂组成的真实Pt电极催化剂的模型样品。

 

单原子、双原子、团簇（<1 nm）和纳米颗粒（<3 nm）的扩散以1秒的时间分辨率记录。观察图像可以看到在每个图像的中心处的直径为1.6和2.4nm的Pt纳米颗粒。粒子内部经常观察到无序的原子结构。当与在200kV下的AC-TEM中看到的Pt（111）和（200）平面面相比时，纳米颗粒边缘看起来粗糙或不确定，其显示直径为1.5nm的Pt纳米颗粒。

 

更高能的300kV电子似乎增加了a-碳表面上Pt纳米颗粒中Pt原子的迁移率。在同一图像中，并且这种扩散与在这些样品上看到的奥斯特瓦尔德熟化的预期机制相匹配。原位AC-TEM显示出对单原子扩散的动态观察的前景，这对于理解纳米催化剂和陶瓷烧结过程非常重要。

 

研究中应用原位AC-TEM对α-碳上的铂（Pt）纳米颗粒进行成像，这是质子交换膜燃料电池中使用碳/氧化物复合材料负载的合金和核壳结构的真实Pt电极催化剂的模型催化剂体系。

 

[1] Kenta Yoshida and others, Direct observation of the initial process of Ostwald ripening using spherical aberration-corrected transmission electron microscopy, Journal of Electron Microscopy, Volume 61, Issue 2, April 2012, Pages 99–103, https://doi.org/10.1093/jmicro/dfr100.

 

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