透射电子显微镜中对材料施加力-热-电学等单一或耦合外场并在原子层次原位研究其结构-性能相关性将为高性能新材料开发提供重要实验和理论支撑。本文介绍了多种透射电镜原位原子尺度力-热-电单/多场耦合实验系统的研发及其在金属、合金、半导体等多种材料领域和研究方向中的应用。