晶面间距

1. 镜面反射附件可以用来干什么呢？ 镜面反射与我们的日常生活密切相关，如利用镜面反射进行照明和聚集能量的日光灯灯罩、高原上的太阳灶，另外，一些显示器面板，如电脑、手机的显示屏，需要使用增透膜（AR涂层），减少镜面反射，从而让屏幕的画面更清晰，减少鬼影和光斑。 在研发生产或质量检测中，需要对这些元件进行镜面反射测定，据此评价它们的性能。由于这些元件的种类多样，需要测定不同固定角度下的镜面反射，因此定制不同入射角的镜面反射附件可以直接测定不同元件的镜面反射率，提高评价效率。可用于测定光学玻璃，塑料，滤光片，镜子等样品。能够为从事玻璃，滤光片及化学领域的客户带来解决方案。2.镜面反射附件是什么样子的呢? 日立紫外-可见-近红外分光光度计UH4150在镜面反射测量中，可以提供4种固定入射角的标准选配附件，分别是5°，12°，30°和45°。凭借丰富的研发经验，日立可以定制不同固定入射光角度的镜面反射附件。附件的详细信息，请点击以下链接。https://www.instrument.com.cn/netshow/sh102446/s926340.htm有任何关于日立定制附件的问题，请拨打： 400-630-5821

近日，中国科学院合肥物质科学研究院智能机械研究所&ldquo 百人计划&rdquo 黄行九研究员和&ldquo 973&rdquo 首席科学家刘锦淮研究员带领的研究团队成功地实现了小于20纳米的四氧化三铁纳米颗粒晶面可控生长，并以此实现对磁性的精确调制和电化学行为的调控，揭示了电化学检测砷污染过程中的纳米晶面效应。　　环境中砷污染物的检测是一个重要的研究课题，一直备受关注。电化学检测由于其本身具有快速、高灵敏、便携等优点成为检测水中砷污染物的重要方法之一，常规的电化学检测大部分采用了比较昂贵的贵金属电极(如金、铂等)。智能所的研究人员致力于发展氧化物纳米材料取代贵金属电极，并取得了初步的研究成果(Analytical Chemistry, 2013, 85, 2673-2680)。　　为了进一步揭示氧化物纳米材料取代贵金属的高灵敏电化学响应机制，研究人员对修饰电极的纳米四氧化三铁材料的尺寸和形貌进行了调控，合成了15纳米左右的方形与圆形纳米片，分别暴露(001)和(111)晶面，并将其用于水中的As(III)的电化学分析。实验结果表明，As(III)在四氧化三铁纳米片(001)晶面上的电化学响应信号强度是在(111)晶面上的3.5倍。同时，研究人员将电分析化学与理论模拟计算相结合，从晶面效应角度理解As(III)在电极修饰材料表面的电化学过程。理论计算结果表明，亚砷酸在四氧化三铁(001)晶面上的吸附能为-1.73eV，远远大于在(111)晶面上的吸附能-1.06eV。　　该研究揭示了纳米晶表面原子排列的不同对电化学敏感行为的影响机制，为更加精细的电极修饰材料和电化学敏感界面设计提供了新方向。评审人认为此项研究的视角是新颖而有趣的。相关研究结果发表在英国皇家化学学会的《化学通讯》(Chemical Communication 2014, 50, 15952-15955)上。　　该研究工作得到了国家重大科学研究计划纳米专项项目&ldquo 应用纳米技术去除饮用水中微污染物的基础研究(2011CB933700)&rdquo 和中科院&ldquo 引进海外杰出人才&rdquo 百人计划等项目的支持。暴露(001)和(111)晶面的四氧化三铁纳米片及其修饰电极对As(III)电化学检测

近日，大连化物所催化基础国家重点实验室汪国雄研究员和包信和院士团队在电化学合成氨研究中取得新进展，发展了一种原位衍生的高性能Cu纳米片催化剂，提出了Cu晶面串联催化促进电化学还原NO3-合成NH3的有效策略，并加深了对Cu催化剂上NO3-转化为NH3反应机制的理解。 　　电催化还原将硝酸盐(NO3-)污染物转化为高附加值的氨(NH3)，为氮资源循环利用提供了一种有前景的解决途径。NO3-转化为NH3需要经历复杂的多步质子电子转移过程，导致动力学速率缓慢，过电势高。同时，竞争性析氢反应(HER)降低了NH3法拉第效率及分电流密度。因此，硝酸盐电催化还原(NO3-RR)的关键是设计制备高活性、高选择性和高稳定性的催化剂。本工作报道了一种电化学原位衍生的高性能铜(Cu)纳米片催化剂，在流动相电解池中，该催化剂在-0.59 V vs. 相对可逆氢电极(RHE)条件下获得了665 mA cm-2的NH3分电流密度和1.41 mmol h-1 cm-2的NH3产率。该催化剂表现出700 h的高稳定性，在365 mA cm-2电流密度下，NH3法拉第效率保持在~88%。电化学原位谱学表征结果表明，氧化铜(CuO)纳米片在RR反应条件下被原位还原为金属Cu，提供了NO3-电化学还原的活性位点。物理化学和电化学表征以及密度泛函理论计算结果表明，原位衍生Cu纳米片的高性能归因于Cu(100)和Cu(111)晶面的串联催化作用。由于Cu的不同晶面上静电势的差异导致NO3-吸附强弱的差别，其中Cu(100)更容易吸附NO3-并促进其转化为NO2-，产生的NO2-随后迁移在Cu(111)上进一步还原，从而促进了NH3的生成。 　　相关工作近日以“Enhancing Electrochemical Nitrate Reduction to Ammonia over Cu Nanosheets via Facet Tandem Catalysis”为题发表在《德国应用化学》(Angewandte Chemie International Edition)上。该工作第一作者是我所502组博士研究生付云凡和博士后王硕。该工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金等项目的支持。

一、项目基本情况项目编号：OITC-G220220637项目名称：中国科学院青海盐湖研究所在线晶体晶面生长动力学测定仪采购项目预算金额：130.0000000 万元（人民币）采购需求：1、采购项目的名称、数量：包号货物名称数量（台/套）是否允许采购进口产品采购预算（万元人民币）1在线晶体晶面生长动力学测定仪1套否130投标人可对其中一个包或多个包进行投标，须以包为单位对包中全部内容进行投标，不得拆分，评标、授标以包为单位。2、技术要求详见公告附件。合同履行期限：交货期：合同签订后150日内本项目( 不接受 )联合体投标。二、申请人的资格要求：1.满足《中华人民共和国政府采购法》第二十二条规定；2.落实政府采购政策需满足的资格要求：本项目不属于专门面向中小微企业、监狱企业、残疾人福利性单位采购的项目。3.本项目的特定资格要求：1）在中华人民共和国境内依法注册的，具有独立承担民事责任能力，遵守国家法律法规，具有良好信誉，具有履行合同能力和良好的履行合同的记录，具有良好资金、财务状况的法人实体；2）为本项目提供整体设计、规范编制或者项目管理、监理、检测等服务的供应商，不得参加本项目投标；3）投标单位负责人为同一人或者存在直接控股、管理关系的不同供应商，不得参加同一合同项下的政府采购活动；4）按本投标邀请的规定获取招标文件；5）投标人不得为列入失信被执行人、重大税收违法案件当事人名单、政府采购严重违法失信行为记录名单的供应商。三、获取招标文件时间：2022年04月06日 至 2022年04月15日，每天上午9:00至11:00，下午13:00至17:00。（北京时间，法定节假日除外）地点：www.o-science.com；北京市海淀区西三环北路甲2号院科技园6号楼13层01室方式：登录东方在线www.o-science.com注册并购买。售价：￥600.0 元，本公告包含的招标文件售价总和四、提交投标文件截止时间、开标时间和地点提交投标文件截止时间：2022年04月28日 09点30分（北京时间）开标时间：2022年04月28日 09点30分（北京时间）地点：北京市海淀区西三环北路甲2号院科技园6号楼13层第2会议室五、公告期限自本公告发布之日起5个工作日。六、其他补充事宜1、投标文件递交地点：北京市海淀区西三环北路甲2号院科技园6号楼13层第2会议室2、招标文件采用网上电子发售购买方式：1）有兴趣的投标人可登陆“东方在线”（http://www.o-science.com 招标在线频道），完成投标人注册手续（免费），然后登录系统浏览该项目下产品的“技术指标”，已注册的投标人无需重新注册。招标文件售价：每包人民币600 元。如决定购买招标文件，请完成标书款缴费及标书下载手续。2）投标人可以电汇的形式支付标书款（应以公司名义汇款至下述指定账号）。开户名称：东方国际招标有限责任公司开户行：招商银行北京西三环支行账 号：862081657710001投标人应在“东方在线“上填写开票信息。在投标人足额缴纳标书款后，标书款电子发票将发送至投标人在“东方在线”上登记的电子邮箱，投标人自行下载打印。3、以电汇方式购买招标文件和递交投标保证金的，须在电汇凭据附言栏中写明招标编号、包号及用途（如未标明招标编号，有可能导致投标无效）。4、采购项目需要落实的政府采购政策：（1）政府采购促进中小企业发展（2）政府采购支持监狱企业发展（3）政府采购促进残疾人就业（4）政府采购鼓励采购节能环保产品5、投标文件的递交：1）本项目采用不见面开标模式，原则上投标文件须密封后采用邮寄方式递交。投标文件必须在递交投标截止时间前送达，寄出后及时与我司联系，以确保于投标截止时间前送达投标文件递交地点，逾期送达或不符合规定的投标文件恕不接受。2）投标文件邮寄地址：北京市海淀区西三环北路甲2号院北京理工大学西门国防科技园6号楼13层1301室；收件人：冯宇图联系方式：010-68917571；133013715263）本项目开标过程将通过网络会议形式进行，请您在开标时间自行加入会议室。腾讯会议ID：135-359-639七、对本次招标提出询问，请按以下方式联系。1.采购人信息名 称：中国科学院青海盐湖研究所     地址：青海省西宁市新宁路18号        联系方式：0971-6302392      2.采购代理机构信息名 称：东方国际招标有限责任公司            地 址：北京市海淀区西三环北路甲2号院科技园6号楼13层01室联系方式：吴旭 李媛 冯宇图 010-68290510、010-68290524、010-68917573.项目联系方式项目联系人：吴旭 李媛 冯宇图 xwu@osic.com.cn电 话：   吴旭 李媛 冯宇图 010-68290510、010-68290524、010-68917571

陈鲸　　&ldquo 未来的信息世界是&lsquo 三分技术，七分数据&rsquo ，得数据者得天下。&rdquo 在近日于北京召开的大数据与数据科学进展主题论坛上，中国工程院院士陈鲸表示，继实验科学、理论科学、计算机科学之后，以大数据为代表的数据密集型科学将成为人类科学研究的第四大范式。　　&ldquo 大数据中蕴藏着关乎社会动向、市场变化、科技发展、国家安全的重要战略资源。&rdquo 陈鲸认为，大数据会为国内处理器芯片自主研发行业提供重大机遇，也会有更多应用数据技术的新兴公司和经营模式出现。　　不过，虽然大数据的前景灿烂，但在陈鲸看来，其面临的挑战也非常复杂和艰巨。　　首先便是数据的异构性和不完备性。陈鲸解释说，大数据来源多样，且越来越多地分散在不同的管理系统中。据不完全统计，目前采集的数据85%以上是非结构化和半结构化数据，因此不能用已有的简单数据结构来描述。而传统关系数据库又无法高效处理这些复杂数据结构表示的数据。数据的不完备性主要是指所获取的大数据常常包含一些不完整信息和错误数据。因此，在进行大数据分析处理之前，必须对这种数据的不完备性进行有效处理。　　另一个严峻挑战便是大数据处理的时效性。随着时间的流逝，大数据中所蕴涵的知识价值也随之衰减，其价值与时效性密切相关。陈鲸表示，一般数据样本量越大，分析处理时间会越长，但在许多情况下，大数据用户要求立即获得数据分析结果。这就要求为复杂结构的数据建立合适的索引结构，并要求索引结构的设计简单、高效，且在数据模式发生变化时能很快进行适应性调整。　　陈鲸也提到了大数据应用中的安全与隐私保护问题。&ldquo 据当前所掌握的资料分析：人们在互联网上的一言一行，基本上都掌握在互联网商家手中。例如，淘宝知道用户的购物偏好，腾讯知道用户的好友联络情况，百度知道用户的检索习惯等。而目前，中国还没有专门的法律法规来界定用户隐私。&rdquo 另外，&ldquo 如何在大数据环境下确保信息共享的安全性?如何为用户提供更为精细的数据共享安全控制策略?这些问题都值得深入研究&rdquo 。　　高能耗则是陈鲸关注的制约大数据快速发展的另一个瓶颈。据2012年的资料显示：谷歌数据中心的年电功率约为3亿瓦，Facebook为6000万瓦左右。最令人惊讶的是，在这些巨大能耗中，实际只有6%～12%的能量是真正用于响应用户查询请求的，绝大部分电能则是被用来确保系统服务器处于正常待机状态，以应对突如其来的用户查询网络流量高峰。　　对此，陈鲸建议，可以考虑采用新型低功耗硬件以及建立计算核心与二级缓存的直通通道，从应用、编译器、体系结构等多方面协同优化，另外就是引入可再生新能源。　　陈鲸还谈到了大数据管理易用性方面的挑战，&ldquo 复杂的分析过程和难以理解的分析结果会制约各行各业从大数据中获取知识的能力&rdquo 。他认为，大数据分析结果的可视化呈现，将是大数据管理易用性方面要解决的重要问题。　　陈鲸同时强调，我国亟待提出适合国情的大数据发展战略和技术路线。&ldquo 大数据研发计划是抢占信息技术发展制高点的重大举措，将解决数据爆炸性增长带来的管控和利用难题，同时改进对大数据的获取、管理、挖掘和利用能力，实现数据到知识、知识到决策、决策到行动的快速转化，推动人类社会进一步向智能化迈进。&rdquo

最小最轻的远程医疗显微镜面世可助资源条件落后地区提高医疗卫生水平　　据物理学家组织网4月22日报道，美国科学家发明了一种世界上最小、最轻的微型显微镜。该新型无透镜成像技术被认为不仅削减了与医疗照顾相关的成本，还将给资源条件有限的地区提供快捷、廉价的医学诊断，也将远程医疗向前推进了一步。　　美国加州大学洛杉矶分校的电子工程副教授艾多安奥兹坎使用了一种“基于侧影成像的无透镜超宽视野单元监测阵列平台”(LUCAS)的成像技术。LUCAS的特点是，摈弃放大物体所用的透镜，通过采用发光二极管照亮物体及数字传感阵列来捕捉影像，从而产生微粒或细胞的全息图像。分析样本经由一个小芯片载入，芯片内装有用以监测健康状况的唾液或血液涂片。在使用血液涂片时，该显微镜能准确鉴别出细胞或微粒，如红细胞、白细胞和血小板等。　　这台显微镜和一个鸡蛋的重量差不多，仅46克，是一个自成一体的成像设备，其仅有的外设为一个可与智能手机、掌上电脑(PDA)或计算机相连的USB接口，可经此供电。除了比常规显微镜更为紧凑轻巧外，该无透镜显微镜还省却了要经过专业技术人员才能分析成像的需要，图像经由计算机分析后就可即时获取结果。再加上一些不太昂贵的附件后，还能改装成一个微分干涉对比显微镜(亦称诺玛尔斯基显微镜)，改装附件的成本仅100美元至200美元。微分干涉对比显微镜可用以获取样本的密度信息，通过突出线条和边缘的对比度来形成看似立体的图像。　　这台功能强大、成本低廉的无透镜显微镜可装入一个极小包装；大量设计元素将使其在资源条件有限的地区，特别是非洲的一些国家大显身手，帮助监测诸如疟疾、艾滋病和肺结核等疾病。　　在以上地区，医疗的两个关键需求是：易用性和耐久性。该显微镜的使用将培训减至最低程度，其大视野成像的特点，令样本不再需要在显微镜内进行扫描或精确对齐；操作简单到只需将样本装满芯片，然后将其移至显微镜边上的一个槽内 由于其具有大孔径，还能避免因碎屑阻塞光源引起的问题 另外，由于几乎没有活动部件，使得显微镜相当坚固 而且还能被数字化集成为远程医疗网络的一部分，成为填补基础设施和移动工具之间缺隙的典范。　　相关研究成果发表于英国皇家化学会《芯片实验室》杂志网络版。

半导体测试系统与探针卡知名厂商-思达科技宣布，推出牡羊座Aries Optima MEMS探针卡，是全球首款应用在大量制造的微间距大电流MEMS垂直探针卡。Aries Optima是MEMS探针卡技术的最新巅峰，不仅制订新标准，满足了晶圆级测试的新需求，且进而促使思达科技成为MEMS探针卡技术的市场领导供应商。十多年来，思达科技致力在开发以及部署高价值的垂直探针技术，研发了一套系统和方法，以快速适应市场兴起的需求。思达科技在过去20年间定期推出新产品，满足不断变化、各方面的市场需求，持续实现对于半导体测试行业的承诺，包括增进测试效率、降低测试成本，以及测试精度的优化、达成最佳市场价值等等。Aries Optima系列的MEMS垂直探针卡，设计方面除了满足不断发展的大电流需求外，探针间距也降至45um，可将投资回报率最大化且减少支出，具有更高的价值。思达拥有批量生产的MEMS探针，负载力为550mA，适用于标准应用；在汽车和高功率方面，则可达700mA、最高至150摄氏度。根据半导体市调机构VLSI的报告，受惠于景气回温，其5G拓展、IT基础建设等，推升芯片需求持续成长。这些市场因素驱动MEMS技术更加重视生产效率、减少测试时间与成本，市场占有率也正逐渐提高。相较于传统的Cobra探针，AriesOptima系列稳定的DC和泄漏电流表现，非常适合应用在RF、AP、高功率等等的测试。思达科技执行长刘俊良博士表示：「Aries Optima探针卡是全球第一张微间距MEMS垂直探针卡，支持大电流测试，同时减少客户的测试频率、时间、人力成本等，是下一个世代半导体测试的最佳选择。」

您是否经常在不同容器类型之间（例如离心管和工作板之间）转移样品，并在寻求更加安全高效的解决方案？ 全新的Eppendorf Move It 可调间距移液器可以简化并加速多份样品同步移液流程。 无需管道连接的独特设计，提高了精确度和耐用性，同时可以确保用户和样品安全。Move It 可调间距移液器将提供 Research plus 手动款移液器和 Xplorer plus 电动款移液器，包含 4 道、6 道、8 道、以及 12 道。该款移液器具备与耗材相同孔间距的吸嘴，提升通量和结果一致性的同时轻松减少 50% 的操作时间。产品特点： 快速简单地在不同规格(吸头间距在 4.5 mm 和33 mm之间切换)中移取样本，提升效率 最丰富的产品线，提供手动款和电动款，均包含 4 道、6 道、8 道，以及 12 道 适用工作板（384、96、48、24 和 12 孔板）、反应管（1.5 和 2.0 mL）以及琼脂凝胶上样 通过间距限制器快速前后切换，适用于不同的容器 无管系统确保了可靠性和安全性 可高温高压灭菌，确保用户和样品安全（仅适用于整个 Research plus 和 Xplorer plus 下半部分） 360° 可旋转移液器头，便于查看显示屏和快速识别参数更多产品信息：https://online-shop.eppendorf.cn/CN-zh/New-Products-91810/Manual-Liquid-Handling-142191/Move-It-Adjustable-Tip-Spacing-Pipettes-PF-754086.html创新点：可自由调节相关的移液间距，以匹配包括24/48/96孔板在内的多款移液耗材。Eppendorf Move It 可调间距移液器

固态锂金属电池在电动汽车应用中越来越受欢迎，因为它们用更安全的固态电解质代替易燃液体电解质，这种电解质还提供更高的能量密度和更好的抗锂枝晶形成的能力。固体聚合物电解质 (SPE) 因其可调节的机械性能和易于制造而成为极具前景的候选材料；然而，它们对锂金属的电化学不稳定性、中等的电导率和对Li/SPE中间相知之甚少阻碍了在实际电池中的广泛应用。特别是，与SPE相关的低库仑效率(CE)的起源仍然难以捉摸，因为关于它是否源于不利的界面反应或锂枝晶生长和死锂形成的争论仍在继续。在这项工作中，我们使用最先进的冷冻电镜成像和光谱技术来表征界面的结构和化学性质，和基于聚丙烯酸酯的SPE。与传统知识相反，我们发现由于沉积的锂枝晶与聚丙烯酸骨架和丁二腈增塑剂之间的持续反应，没有形成保护性界面。由于反应引起的体积变化，在锂枝晶内部形成了大量具有应力-腐蚀-开裂行为的裂纹。在此观察的基础上，我们利用液体电解质的知识引入添加剂工程，并证明使用氟代碳酸亚乙酯可以有效地保护Li表面免受腐蚀，从而产生致密堆积的Li0具有保形和稳定的固体电解质界面膜的圆顶。由于 1.01 mS cm-1的高室温离子电导率、0.57 的高迁移数和稳定的锂-电解质界面，这种改进的 SPE 提供了99%的优异锂电镀/剥离 CE 和 1,800 小时的稳定循环在 Li||Li 对称电池中（0.2 mA cm -2 , 1 mAh cm-2）。这种改进的阴极稳定性以及高阳极稳定性使得 Li||LiFePO4的循环寿命达到创纪录的 2,000 次循环，Li||LiCoO2全电池的循环寿命达到 400 次。使用基线 SN-SPE 电镀的含锂枝晶的 3D 形态和化学性质a、b、低温 HAADF-STEM 图像 ( a ) 和基于 HAADF-STEM 图像的低温断层扫描获得的代表性细丝的3D 重建 ( b )。c ， a中细丝的 3D 横截面分析。d，来自不同区域的几种细丝的 EDS 图。结果表明，O、C、N、S 和 F 分布在整个灯丝的所有位置。e，灯丝的 EELS。在光谱中识别出 C、N 和 O 物种。a , b , 低温 HAADF-STEM 图像和 EDS 图：比例尺，指定区域的 3 μm ( a ) 和 4 μm ( b )。O、C、N、S和F在圆顶表面的富集表明形成了致密且均匀的SEI。c，镶嵌SEI的低温原子分辨率TEM图像，该镶嵌SEI由具有不同晶体取向的密集排列的纳米级域组成。（红色圆圈表示晶畴，红线表示晶格平面的取向。）d，SEI 内的 Li2O 纳米晶体的原子结构。晶面的晶格间距。纳米晶体由线和箭头表示。插图显示了盒装区域的快速傅里叶变换。FEC-SPE 衍生的 SEI 的化学成分和电化学性能溅射时间为 0 分钟和 10 分钟的 FEC-SPE 衍生 SEI 的a – c、 F 1 s ( a )、O 1 s ( b ) 和 C 1 s ( c ) XPS 光谱。LiF、Li 2 O和Li 2 CO 3被确定为SEI组分。d、e、XPS 定量分析源自 FEC-SPE ( d ) 和 SN-SPE ( e ) 的 SEI。FEC-SPE 衍生的 SEI 表现出更高的 F 含量和更高的 S 含量。F, 在 50 °C 下用原始锂金属测试的 FEC-SPE 的临界电流密度。Li||SPE||Li对称电池在升压电流密度下循环，在3.2 mA cm -2之前没有发生短路。充放电时间固定为0.5小时。g，在 PNNL 协议下测试的锂剥离/电镀 CE。h ，在0.1 mA cm -2、0.1 mAh cm -2和室温下循环Li||FEC-SPE||Li电池时的EIS演变。在循环 18 小时后实现了低且恒定的电荷转移电阻。制备的 SPE 在大面积容量条件下的 Li 沉积形态和电化学行为采用不同正极材料、面积容量和 N/P 比的 FEC-SPE 基全电池的室温性能a，Li||FEC-SPE||LFP 电池在 0.5C 下的循环稳定性。LFP 的面积质量负载为2 mg cm -2。b，Li||FEC-SPE||LFP 电池在 0.5C 循环下第 1、500、1000、1500 和 2000 次循环的充放电曲线。c – e，长期循环稳定性 ( c )、充放电曲线 ( d ) 和Li||FEC-SPE||LiCoO 2电池在 22 °C 下的倍率性能 ( e )。LiCoO 2面积负载为~5 mg cm -2。f，具有有限Li阳极（2 mAh cm -2）和LiCoO 2的低N/P比电池性能阴极（~5 mg cm -2）。电池在 22°C 和 0.5C 下循环。g ，具有商业高负载LiFePO4和NMC811阴极的FEC-SPE基固态电池在低N/P比条件下的循环性能。电池在 0.2C 和 22°C 下以 5 mAh cm -2的 Li作为阳极进行循环结论在这项工作中，我们发现了 Li 负极的降解机制。我们发现，由于缺乏稳定的 SEI，Li 负极会由于副反应和体积变化引起的应力腐蚀而降解。通过使用冷冻电镜成像和光谱技术，我们彻底研究了固体聚合物电解质和Li 负极之间的固体-电解质界面的结构和化学性质。以此表征为指导，我们通过增材工程成功开发了一种新型 SPE 来控制 SEI 的形成，并最终证明了新型 FEC-SPE 在全电池中的应用，实现了长循环寿命（ 2,000 次循环）、高电流密度和高面积容量。我们发现，固体聚合物电解质中的 FEC 添加剂可产生主要包含无定形 F 相关物质的富 F SEI，这最终可以在提高 Li 0负极的可逆性方面发挥重要作用。这项工作还为固体聚合物电解质提供了一种设计策略，即通过添加剂工程控制 SEI。论文信息论文题目：Characterization of the structure and chemistry of the solid–electrolyte interface by cryo-EM leads to high-performance solid-state Li-metal batteries通讯作者：Ruoqian Lin，Xiao-Qing Yang ，Kang Xu & Huolin L. Xin通讯单位：美国纽约州厄普顿布鲁克海文国家实验室化学部，美国陆军研究实验室，美国加州大学尔湾分校

在国家自然科学基金项目(项目编号：51502175，61575129，11304206)资助下，深圳大学光电工程学院阮双琛教授团队在拉曼纳米激光研究方面取得重要进展，研究成果近期以“A Thresholdless Tunable Raman Nanolaser using a ZnO–Graphene Superlattice(基于氧化锌-石墨烯超晶格的无阈值拉曼纳米激光)”为题发表在Advanced Materials上。论文链接：http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201604351/full。　　随着纳米光技术如芯片级光通讯、生物医学成像的发展，人们对激光的研究进入到亚波长范围。亚波长激光如纳米激光的发展主要基于表面等离子体增强发射光技术。一般的纳米激光波长固定，限制了其应用，而拉曼光散射能将泵浦光转变为新的波长。发展新型拉曼纳米激光可以得到波长可调的纳米激光，有可能在应用上取得创新性的突破。　　阮双琛教授团队采用空间限域生长法合成了一种新型石墨烯基超晶格材料，这种石墨烯基超晶格可以在从可见光到近红外光波段较宽的波长范围激发出表面等离子体，光激发该超晶格材料可以得到波长可调的拉曼纳米激光。该拉曼纳米激光具有无阈值、可室温操作、激光波长可调、激光波长覆盖范围广(波段从可见光到近红外光)等特点，有望在纳米光技术如生物医学成像等方面取得应用上的新突破。　　图1(a)超晶格的X射线衍射谱，内图为超晶格侧面结构示意图 (b)超晶格表面高分辨电镜照片，晶面间距2.81?和1.87?可指标为ZnO层，内图为超晶格表面结构示意图 (c)超晶格纳米片侧面高分辨电镜照片 (d)超晶格选区电子衍射花样。 　　图2(a)ZnO的拉曼谱 (b-f)ZnO-石墨烯超晶格在不同泵浦光激发下的激光光谱，对应泵浦光波长分别为b)488nm，c)514.5nm，d)568nm，e)647nm，f)785nm，泵浦功率为3.2kW /cm2 (g) 拉曼散射过程的能级图，其中拉曼振动模V1-V4对应图(a)中的V1-V4，能级图中的四个散射光E1-E4对应拉曼激光中的E1-E4。 　　图3(a)在不同泵浦功率514.5nm激光激发下得到的激光光谱 (b)拉曼纳米激光功率密度随泵浦功率的变化曲线 (c)拉曼纳米激光峰E1-E4的线宽随泵浦功率的变化曲线 (d)不同温度下的拉曼纳米激光光谱 (e)不同泵浦功率密度514.5nm激光激发下E1-E4的激光光谱图。　　图4(a)用于研究ZnO-石墨烯超晶格表面等离子共振的Kretschmann构造示意图 (b)Kretschmann构造得到的ZnO-石墨烯超晶格表面等离子共振反射率曲线，这是由原始数据经过四阶多项式拟合得到的曲线 (c)ZnO-石墨烯超晶格界面对拉曼振动模的高度方向选择性示意图，这是无阈值拉曼纳米激光产生的重要条件。

中国国家重大科学工程——大天区面积多目标光纤光谱天文望远镜(英文简称LAMOST)中新社记者 孙自法/摄　　新华网北京6月4日电 (记者 俞铮 王爱华) 24块造价昂贵的六边形反射镜，像被“上帝之手”操控，任意变幻镜面形状 每块对角径1.1米、厚25毫米的镜面，竟也能神奇地凹凸变形。这是世界上最强大光谱巡天望远镜的核心组件，采用的是中国人开创、全球独一无二的镜面自动拼接兼具变形高难度技术。　　总面积20平方米的巨大反射镜自动拼接、变形的目的，是为了精确指向不同高度或位置的天体，配合50米长的钢筋混凝土巨型“镜筒”以及另一端同样拼接而成的30平方米主镜，这个建在距北京城东北170公里一座山上的超级望远镜即将开始对浩瀚星空进行“户口普查”。　　中国科学院国家天文台兴隆观测基地的“大天区面积光纤光谱天文望远镜”4日通过了国家验收。　　耗资2.35亿元人民币、貌似导弹发射架的这座超级望远镜，最高处超过15层楼，由口径3.6米的反射施密特改正镜、口径4.9米的球面主镜和焦面组成光学系统。成像的焦面上装着4000根可自动定位的光纤，连接16台光谱仪实时记录数据。望远镜每次夜间观测1.5小时，最多可获得4000条天体光谱。　　300多年前牛顿偶然发现太阳光被三棱镜散解成有色光，启发后人用光波谱线确定物质的化学组成。光谱也是天文学家读懂不同天体化学组成、密度、大气、磁场信息的钥匙。人类成像巡天活动记下数百亿天文目标，仅万分之一已测过光谱。绝大多数遥远天体，依然是“知其然而不知其所以然”。　　超级望远镜项目总工程师崔向群在接受新华社记者专访时说：“未来3到5年，科学家将用它获得2.4万平方度范围内250万颗恒星、250万个星系、150万个亮红星系、100万个类星体的光谱数据。”　　伽利略率先制成了天文望远镜，此后无数望远镜观天400年。中国的这项天文观测计划雄心勃勃，旨在深入认识暗物质、暗能量、星系形成和演化。　　崔向群说：“在同一块大镜面上采用可变形薄镜面主动光学技术和拼接镜面主动光学技术，在一个光学系统中同时采用两块大的拼接镜面，4000根光纤高精度控制定位，都是世界首创。”　　这些首创技术一举解决了大视场望远镜兼具大口径的世界级难题。此前中国最大的光学望远镜口径为2.16米，同样矗立在兴隆基地，也用于光谱观测。　　国际主动光学技术权威雷威尔逊评价：“中国的新设备是主动光学技术最先进和雄心勃勃的应用。”　　新设备已进行了4次试观测，每次得到3600条光谱。崔向群说：“试观测结果令人满意，但设备仍需调试。好比每次都能准确打到靶子，不过还没打中10环。”　　望远镜正式运行6年后，有望获取至少1000万条天体光谱数据。所有数据，将与国际科学界共享。　　美国著名天文学家理查德埃里斯说：“一架大口径天文望远镜是人类文明进步的最好例子，看到了这个新家伙，我们才知道中国人都做成了些什么。”　　中国人还打算在南极架一台新的超级望远镜，那里观测范围更大、条件更好。

近日，中国科学院国家天文台南京天文光学技术研究所天文与空间镜面技术研究室加工完成一块2.5米口径非球面镜面。该镜是南京天光所目前研制完成的最大单口径镜面，也是近年来继云南天文台太阳望远镜2米环形主镜、云南大学多通道望远镜1.6米主镜之后的又一件大型非球面镜面。 　　在该镜加工过程中，科研人员以垂直检验塔和原4米龙门机床作为结构基础构建了加工/检测一体化平台，可实现在位检测，并解决了大镜面、长光程光学检测中的多项技术难点。 　　该镜全程采用自主研发的双机器人数控研抛站进行加工。该室的镜面数控研抛课题组多年来独立开展相关技术研究，在南京天光所承担的各类横纵向课题的大量镜面加工任务中发挥关键作用。本次为应对2.5米口径的特大镜面，课题组在已有的技术基础上，进一步发展了双机器人协作研抛技术和小尺度误差局部修抛技术，分别使特大口径镜面在研抛加工前中期和后期的效率大幅提升。该2.5米非球面镜最终面形精度RMS值达到1/45波长即14nm，优于设计指标1/40波长。相关技术已申报多项发明专利，其中一项已获得授权。 　　该镜与较早时间的2米主镜、1.6米主镜的完成，标志着南京天光所已建成成熟的大口径非球面镜面研制平台，具备2.5米及以上镜面的高效研制能力，相关的加工、检测技术达到国内先进水平。2.5米镜面加工/检测平台(左)及最终加工面形条纹图(右)

石墨是商用锂离子电池的关键负极材料，也是最常见的二维材料。锂离子嵌入石墨会形成一系列阶结构，阶的微观结构决定着石墨嵌入化合物的物理化学性质。然而它的微观图像及其形成和转变动力学并不清晰，这限制了准确预测石墨嵌入化合物相关性质与性能，也阻碍了石墨在不同工况下的实际应用，比如快速充电。目前，研究人员主要提出了两种模型（Rüdorff-Hofmann和Daumas-Hérold模型）来描述石墨嵌锂形成的阶结构及其演变（图1a-b）。这两种模型显示出相同的长程有序结构，而具有不同的短程结构。揭示阶结构的微观真实面纱需要借助对纳米或者原子结构敏感的表征技术，如透射电子显微镜（TEM）。由于石墨材料对辐照敏感，常规TEM难以得到石墨及其嵌入化合物的真实纳米或者原子结构。近期，中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心特聘研究员王雪锋、研究员王兆翔和副研究员肖睿娟等利用冷冻透射电子显微镜（cryo-TEM）和其他表征技术以及理论计算与模拟在纳米尺度上揭示了锂离子嵌入石墨后形成阶结构的特征及其演变机制。结果发现，锂离子不均匀地嵌入石墨层间，产生局域应力，导致石墨结构发生扭曲变形，形成位错。不同阶结构之间的转变是通过锂离子扩散以及位错的移动、相互作用和转换实现的。每种阶结构锂化石墨在宏观上是均匀的（具有特征的平均晶面间距和衍射花样的长程有序排列），但在微观上是不均匀的（由不同的阶结构和位错组成）。基于此，该团队提出局域畴结构模型（Localized-domains model，图1c）来描述石墨嵌锂过程中的结构演变。该研究结果联结了锂化石墨中的长程有序结构和局域结构，更新了人们对阶结构及其演变的认识，提出通过缺陷工程改善石墨嵌锂动力学并有望应用于快充电池。相关成果以Localized-Domains Staging Structure and Evolution in Lithiated Graphite为题发表在Carbon Energy上。上述研究工作得到国家自然科学基金委和北京市自然科学基金的资助。论文链接 图1 不同石墨嵌锂结构模型示意图 图2 电化学锂化过程中石墨长程结构的演变。（a）原位XRD；（b）锂化过程中石墨的电压曲线（电流密度为20 mA g-1）。 图3 锂化石墨局域结构的演变。不同阶石墨嵌锂化合物的iFFT图像（a-h）及缺陷分数统计（i）。 　　图4 锂化石墨中缺陷的类型及其演变。（a）缺陷示意图及其对应的iFFT图像和应力分布；不同阶石墨嵌锂化合物中的缺陷类型演变（b）及应力分布（c-g）。 图5 锂化石墨中的长程结构和短程结构。不同阶石墨嵌锂化合物的iFFT图像（a-d）及其中的短程结构（e-h）和平均晶面间距（i-l）。 　　图6 Ⅲ阶石墨（LiC18）中三种不同缺陷的结构演变。三种初始（a-c）及弛豫后（d-f）的具有不同缺陷的LiC18结构；（g-i）三种结构中锂离子的扩散路径；（j-l）（e）中结构随着时间的演变。

石墨是商用锂离子电池的关键负极材料，也是最常见的二维材料。锂离子嵌入石墨会形成一系列阶结构，阶的微观结构决定着石墨嵌入化合物的物理化学性质。然而它的微观图像及其形成和转变动力学并不清晰，这限制了准确预测石墨嵌入化合物相关性质与性能，也阻碍了石墨在不同工况下的实际应用，比如快速充电。目前，研究人员主要提出了两种模型（Rüdorff-Hofmann和Daumas-Hérold模型）来描述石墨嵌锂形成的阶结构及其演变（图1a-b）。这两种模型显示出相同的长程有序结构，而具有不同的短程结构。揭示阶结构的微观真实面纱需要借助对纳米或者原子结构敏感的表征技术，如透射电子显微镜（TEM）。由于石墨材料对辐照敏感，常规TEM难以得到石墨及其嵌入化合物的真实纳米或者原子结构。近期，中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心特聘研究员王雪锋、研究员王兆翔和副研究员肖睿娟等利用冷冻透射电子显微镜（cryo-TEM）和其他表征技术以及理论计算与模拟在纳米尺度上揭示了锂离子嵌入石墨后形成阶结构的特征及其演变机制。　　结果发现，锂离子不均匀地嵌入石墨层间，产生局域应力，导致石墨结构发生扭曲变形，形成位错。不同阶结构之间的转变是通过锂离子扩散以及位错的移动、相互作用和转换实现的。每种阶结构锂化石墨在宏观上是均匀的（具有特征的平均晶面间距和衍射花样的长程有序排列），但在微观上是不均匀的（由不同的阶结构和位错组成）。基于此，该团队提出局域畴结构模型（Localized-domains model，图1c）来描述石墨嵌锂过程中的结构演变。该研究结果联结了锂化石墨中的长程有序结构和局域结构，更新了人们对阶结构及其演变的认识，提出通过缺陷工程改善石墨嵌锂动力学并有望应用于快充电池。 图1 不同石墨嵌锂结构模型示意图 图2 电化学锂化过程中石墨长程结构的演变。（a）原位XRD；（b）锂化过程中石墨的电压曲线（电流密度为20 mA g-1）。 图3 锂化石墨局域结构的演变。不同阶石墨嵌锂化合物的iFFT图像（a-h）及缺陷分数统计（i）。 　　图4 锂化石墨中缺陷的类型及其演变。（a）缺陷示意图及其对应的iFFT图像和应力分布；不同阶石墨嵌锂化合物中的缺陷类型演变（b）及应力分布（c-g）。 图5 锂化石墨中的长程结构和短程结构。不同阶石墨嵌锂化合物的iFFT图像（a-d）及其中的短程结构（e-h）和平均晶面间距（i-l）。 　　图6 Ⅲ阶石墨（LiC18）中三种不同缺陷的结构演变。三种初始（a-c）及弛豫后（d-f）的具有不同缺陷的LiC18结构；（g-i）三种结构中锂离子的扩散路径；（j-l）（e）中结构随着时间的演变。

一、石棉简介石棉是天然纤维状硅酸盐矿物质的总称，其化学成分主要为硅、氧、氢、钠、镁、钙和铁等元素。石棉纤维具有低导电性、耐火性、抗拉强度高、耐酸碱腐蚀、吸声、吸热等多种优秀的性能，因此广泛应用于绝缘材料、消防、建筑、汽车、造船、密封材料等领域。但是石棉纤维释放到空气中，人体吸入石棉纤维会引起石棉肺、肺癌等疾病，石棉是国际认定的一类致癌物。二、主要检测方法介绍由于石棉纤维对人体伤害极大，因此对石棉制品的检测有严格的要求，对于不同尺寸以及不同来源的石棉检测方法主要有：X射线衍射、光学显微镜及电子显微镜等。对于石棉制品中石棉的检测分析，现行国家标准是利用X射线衍射与偏光显微镜联合进行石棉定性以及定量分析。 1. X射线衍射法（XRD）依据是每种矿物都具有特定的X射线衍射数据和图谱，且衍射峰强度与含量成正比，可判断试样中是否含有某种石棉矿物并测定其含量。X射线衍射法具有样品处理简单、用量少、快速有效等特点，可鉴定石棉种类，并进行定量分析。布拉格方程：2dsinθ=nλθ为入射角、d为晶面间距、n为衍射级数、λ为入射线波长，2θ为衍射角。 2.光学显微镜法a. 相差显微镜法b. 偏光显微镜法每种矿物都有特定矿物光性和形态特征，通过偏光显微镜观测矿物晶体形态、颜色、干涉色、以及折光率等物理特性，可以判断是否含有石棉并鉴定石棉种类和数量。 3.电子显微镜法a. 扫描电镜法（SEM）b. 透射电镜法( TEM)不仅可以对样品的表面形貌进行表征，而且利用其装备的能谱分析仪( EDXA) 对石棉纤维中的元素组成进行分析。但是SEM、TEM 价格比较高，对制样要求高。温石棉扫描电镜图像及能谱分析结果三、石棉检测——光学显微镜法Leica可以提供偏光显微镜检测石棉的解决方案，在专业偏光显微镜上通过配置相差物镜以及分散染色物镜实现石棉纤维计数以及石棉种类分析。相差显微镜是把透过标本的可见光光程差变成振幅差，以提高各种结构间的对比度，使各种结构变得清晰可见，提高检测精度并进行计数。分散染色技术对石棉进行定性分析的流程是：选择已知折射率的分散液体，匹配已知折射率的样品或将未知折射率样品，放在显微镜载片上，盖上盖玻片，旋转样品转台以旋转样品，观察颜色和颜色的变化。两种方法结合实现石棉种类定性分析及计数。测定制品中是否含有石棉所用偏光显微镜的规格如下： 透射光照明 起偏器、检偏器 360度旋转载物台 530nm补偿片 相差物镜及分散染色物镜，建议配置10x及40x镜头 1. 相差显微镜——相差物镜相差显微镜是把透过标本的可见光光程差变成振幅差，以提高各种结构间的对比度，使各种结构变得清晰可见，提高检测精度并进行计数。2. 偏光显微镜——分散染色物镜用于石棉观察的专用物镜在分散染色物镜的后焦平面上有一个不透明点，聚光镜光阑设置到小于不透明点。3. 石棉种类分析—— 分散染色技术样品制备完成后在石棉样品上滴入具有相同折射率的浸渍液。不同石棉对应的不同折率浸渍液分散染色技术石棉分析流程:石棉检测——光1. 选择已知折射率的分散液体，匹配你的已知折射率的样品或将未知折射率样品2. 放在在显微镜载片上,盖上载玻片3. 在单偏光的状态下,旋转样品转台以旋转样品4. 观察颜色和颜色的变化 欲了解更多信息，可关注徕卡官方公众号“徕卡显微系统”-“徕卡学院”-“课程回顾”- “工业制造”观看应用视频。

金属的电解抛光，是一种传统而常用的表面处理技术，通过可控的电化学反应使金属表面溶解（凸起部分溶解速度快）来降低表面粗糙度。利用电解抛光技术，可以获得纳米级粗糙度的镜面光泽表面，而且可以去除前序机械加工遗留的表面和亚表面损伤层。不过，不为一般仅使用该技术的研究者注意的是，在一定的电化学条件下，电解抛光后的金属表面会出现纳米级的图案（pattern），其中对金属铝的研究较多。研究者发现，金属铝（Al）经短时间电解抛光处理后，表面会出现周期或特征周期为几十至一百多纳米的有序条纹状（stripe）、六边顶角状（hexagon）及点状（dot）等多种有序或无序图案。这一现象，已经引起了研究者对其在金属表面微纳工程、微纳模板加工、微纳电子学等领域应用的关注。研究者已经开始深入挖掘纳米图案形成的机理，关键是揭示材料表面结构和界面电化学行为决定纳米图案类型及周期的物理化学规律。但是，目前已经发表的研究，缺少对多晶和单晶铝表面纳米图案形成行为的系统实验研究，定性的多定量的少，零散的多系统的少，难以用来检验和改进现有的表面纳米图案形成理论。其中一个被长期忽略的关键问题，就是铝表面结构差异导致的纳米图案的各向异性。哈尔滨工业大学化工与化学学院的甘阳教授和他指导的博士生袁原（论文第一作者）、张丹博士、杨春晖教授及机电学院的张飞虎教授，首次采用电子束背散射衍射（EBSD）对电解抛光后的多晶铝和单晶铝进行了定量的表面晶体学取向分析，并采用蔡司的Sapphire Supra 55场发射扫描电镜（FE-SEM）和原子力显微镜（AFM）对纳米图案的类型（type）和周期（size）进行了系统表征和量化分析，揭示了铝电解抛光表面纳米图案的类型和周期对于表面结构和晶体学取向的依赖性的规律。同时，基于表面物理化学的理论框架，对结果进行了深入分析和讨论，定性解释了大部分的实验结果，并指明了下一步的研究方向。研究结果近期以长文形式发表于电化学领域的国际知名期刊Journal of the Electrochemical Society，国际同行评审专家认为该工作是对本领域的重要贡献。甘阳教授课题组首先对多种铝样品的电解抛光表面纳米图案进行了系统的研究：1）多晶铝（polycrystalline Al）中不同取向的晶粒；2）切割角可控的系列单晶铝（monocrystalline Al）样品。通过EBSD测试获得晶粒表面的晶体学取向图，并结合定位SEM表征，他们发现，铝电解抛光表面纳米图案对晶面取向具有依赖性（如图1所示为多晶样品中三个毗邻的晶粒）。（背景知识：描述铝表面晶体学取向的EBSD反极图三角（IPF triangle）中，可划分为围绕三个低指数晶面方向（primary direction，主取向）的晶体学主取向区域—[101] //ND，[001] //ND和[111]//ND，单个晶粒或单晶的表面取向偏离主取向的角度称为取向差角（misorientation angle）。）通过对数十个不同取向的多晶晶粒的逐一定位SEM表征，他们发现了一系列未被报道过的现象（图2）：1）纳米图案类型和周期对晶面取向的依赖性是否显著取决于所属的主取向区域；2）在同一主取向区域内，纳米图案类型和周期随着取向差角的改变呈现渐变性规律；3）对于具有相同取向差角但偏向不同主取向的晶面，纳米图案类型和周期也发生变化；4）在两个或三个主取向的交界处，纳米图案类型和周期基本相同。他们进一步测试和分析了一系列取向差角可控的单晶铝样品（图3），证实了上述多晶样品的结果，并揭示出目前尚难以解释的单晶和多晶样品间的图案周期性大小的差异问题（图4）。图1 （a）电解抛光多晶Al样品的EBSD分析IPF图，（b）放大后的IPF图和IPF三角显示三个相邻的A、B、C晶粒及其所属的主取向区域和各自的晶面取向差角值，（c）三个晶粒的定位SEM形貌图像，相邻晶粒被晶界隔开并交于一点，（d–f）三个晶粒的AFM形貌图像和细节放大图及FFT分析图，（g–i）为对应AFM图中白线段的线轮廓分析图。图2 （a）电解抛光后不同晶面取向的多晶铝晶粒在IPF三角中的位置图，（b–y）不同晶粒表面的SEM形貌图和对应的FFT分析图（SEM图上均给出了取向差角和图案的周期）。图3 （a）不同晶面取向的单晶铝样品在IPF三角中的位置图，（b–s）电解抛光后不同单晶样品表面的SEM形貌图和对应的FFT分析图（SEM图上均给出了取向差角和图案的周期）。图4（a，b）单晶和多晶样品的表面纳米图案周期（L）随取向差角（θ）变化的L–θ图，上方刻图轴给出了三个主取向区域内与θ对应的所属表面的表面台阶宽度（w）。（c，d）单晶和多晶样品的各晶面在IPF三角中的对应位置图。L–θ图和IPF三角中的几条连线，表示的是连接了近似位于延某个主取向辐射出去的直线上的若干晶面（及IPF三角中的若干对应的点）。为了解释实验结果，他们建立了一系列不同取向晶面的表面原子排列的“平台–台阶”模型（图5），还特别关注了更复杂的“平台–台阶–扭折”表面结构（图6）。尽管尚没有考虑表面驰豫、重构等的影响，他们根据表面结构特征随取向差角的变化规律，解释了实验观察到的纳米图案类型和取向差角的关系。比如，在一个主取向区域内，随着取向差角的增大，表面台阶宽度逐渐减小而不是突变，界面能的变化也应该呈现渐变的特性，这就解释了纳米图案的类型随取向差角改变的渐变现象。此外，在两个或三个主取向区域的交界处，大取向差的晶面的表面结构（平台宽度和台阶处的原子排列）很相似，所以导致纳米图案的类型基本相同。而不考虑上述结构特征，就很难解释实验上观察到的现象。图5（a–f）[001]和[101]//ND主取向区域内6个不同取向差角的晶面的表面“平台–台阶”结构模型的正视图和侧视图。表面单胞用红色平行四边形或矩形表示。（g）6个晶面在IPF三角中的位置图。图6 （a–c）[001]//ND主取向区域内3个取向差角相等但偏向不同方向的晶面的表面“平台–台阶–扭折”结构模型的正视图。表面单胞用红色平行四边形表示，特别给出了平均台阶宽度。（d）3个晶面在IPF三角中的位置图。图7 在电解抛光过程中吸附分子在不同平台宽度“平台–台阶”表面的扩散和脱附行为差异的示意图。（a）宽平台表面；（b）窄平台表面。他们基于表面结构影响电化学溶解和界面分子吸附、扩散行为的理论框架，对文献中现有的“吸附–溶解”理论进行了深化，进一步提出了表面平台宽度和台阶位点的数量会影响电解抛光液中的表面吸附分子（如乙醇）在表面的扩散（以扩散系数表征）和吸脱附（脱附速率常数）行为。取向差角越大，平台宽度越窄（台阶密度也越大），分子在表面的扩散障碍越大，但同时脱附也更困难，这二者的竞争导致图案的周期先增加并逐渐达到峰值后减小。以外，他们还提出了一套结合SEM测量和图像的FFT处理的分析步骤，以此为基准来准确确定准无序纳米图案的平均周期大小，有效避免了单点测量的较大偏差。以上研究工作，对铝及其它金属（如Ti，Ta，Zn，W）及合金的电解抛光表面纳米图案化研究具有普通意义。甘阳教授课题组正在继续深入研究更多实验因素的影响、图案演化的计算机模拟及理论模型的建立，力图全面揭示金属电解抛光表面纳米图案的形成机理。该研究得到了国家自然科学基金重点项目、国家重点研发计划项目等的资助。恭喜哈尔滨工业大学化工与化学学院甘阳老师课题组使用蔡司场发射扫描电镜做科学研究，取得丰硕的科研成果！

生物电信号是人体最基本的生理信号之一，通过对生物电信号的监测可以对多种生理疾病进行诊断和预防。随着微电子科技的不断发展，越来越多的医疗科技选择使用电极贴片与诊断设备集成，以实现实时监测人体健康状况的医疗保健系统。监测系统对于突发性强、致命性高的心脑血管疾病有着显著的预防作用。生物电监测电极作为系统硬件的重要组成单元，直接与人体接触采集生物电信号，是生物电传感系统的基础部件。常见的是银-氯化银（Ag/AgCl）凝胶电极，但由于凝胶或粘合剂会对皮肤产生刺激，很难用来长期监测生物电信号。为了实现长效与皮肤接触监测的功能，生物相容性良好的干电极技术近年来得到了一定的发展。然而，由于皮肤的弹性、粗糙质地，附加汗水，油脂、皮屑和毛发等表面特性，干电极技术在皮肤附着力、接触阻抗、透气性等创新优化方面仍面临较大挑战。图1典型具有足端附着能力的生物结构与功能实现策略由于自然环境下目标附着表面的复杂多样性，依靠单一的黏附机制往往不足以提供生物体稳定的附着和快速的运动的能力。几乎所有具有全空间运动能力的生物，均拥有两种及以上的界面附着策略，且生物体型越大，越需要多种附着方式协同作用来提升界面附着力以平衡自重。生物高鲁棒性的附着调控特性依赖于生物脚爪精细的跨尺度附着结构，以及附着结构所呈现的机制之间的协同作用。 图2兼具排汗透气与皮肤黏附的仿生电极设计本研究介绍了一种兼具排汗透气性和多机制附着性能的健康监测电极贴片。贴片的排汗透气功能采用锥形通孔与蜂窝状微沟槽集成设计来实现，锥形通孔产生的拉普拉斯液相压差和微沟槽的毛细力协同实现了汗液的自驱导流作用；Ag/Ni微针阵列和PDMS-t粘附材料的多机制附着一定程度上保障了电极贴片与皮肤接触的力学稳定性，其中，Ag/Ni微针阵列通过高度控制，形成与皮肤角质层的接触，在保障安全性的前提下，实现了生物电信号采集通道的可靠性。 图3 仿生监测电极排汗透气通道结构形貌及其单向自驱导效果图 图4 仿生电极贴片切向摩擦力和法向黏附力量化测试实验 图5 仿生电极贴片心电监测性能及其与皮肤接触的生物相容性评价仿生电极的皮肤界面阻抗测试显示，在100Hz以下，仿生电极的接触阻抗低于标准Ag/AgCl凝胶电极，在监测志愿者的EMG和ECG生物电信号应用中，仿生电极展示出了较好的静态和动态采集性能。这主要归因于微针阵列与皮肤高阻抗角质层形成机械锁合，与通孔阵列柔性聚合物黏附接触协同作用，增强了仿生电极与皮肤表面的附着力，减少了运动伪影。同时，仿生电极设计中汗液的自驱导流结构保障了皮肤排汗透气的需求，具有良好的皮肤接触生物相容性，为实现长效的健康监测提供了新思路和新途径。本研究工作是建立在前期微针摩擦与树蛙湿黏附协同的仿生电极（Advanced materials interfaces, 2022, 2200532，封底论文）研究基础之上，着重探究了仿生电极自主排汗透气方面功能实现方法。相关研究成果以题为“Biomimetic Patch with Wicking-Breathable and Multi-mechanism Adhesion for Bioelectrical Signal Monitoring”发表于期刊《ACS Applied Materials & Interfaces》。论文第一作者为南京航空航天大学机电学院硕士研究生张迁，论文通讯作者为姬科举副研究员，南京航空航天大学为第一完成单位。本研究工作得到了国家自然科学基金、南京市医学科技发展基金、江苏省仿生功能材料重点实验室基金等项目的资助。论文链接： https://doi.org/10.1021/acsami.2c13984来源：高分子科技官网：https://www.bmftec.cn/links/10

本文由天津大学一碳化工课题组所作，第一作者为刘海博士，文章发表于Journal of Materials Chemistry A（J. Mater. Chem. A, 2021, 9, 7848–7856）。 将CO2作为一种资源，通过电化学方法利用可再生能源产生的电能将其转化为化工原料与高附加值产品具有巨大的应用前景，有助于实现“碳中和”的长远目标。CO2电化学还原产物有多种，其中两电子还原产物甲酸的路线具有100%的原子经济性和较高的技术经济价值。锡基材料由于价格低廉、无毒和高甲酸选择性等特点而被广泛用作CO2电催化还原制甲酸的催化剂。其存在的一个重要问题是仅能在特定的操作电位下实现高的甲酸选择性，这显然不利于实际CO2电解到甲酸的生产过程，阻碍了该技术的工业化应用。 CO2还原产物的准确定量检测对于催化剂的性能评价至关重要，连续在线检测技术的发展为开发高效的CO2还原电催化剂提供了有效的检测手段。利用岛津在线监测气相色谱系统，通过搭建密封CO2电催化还原电解系统，可实时、准确检测反应过程中气相还原产物的浓度，快速评价催化剂的性能，为设计合成高效的CO2转化电催化剂提供了重要依据。 GC-2014C 在线监测色谱系统 文献解析图一. 扫描电镜(a, b)和HAADF-STEM (c-f)电镜图 首先通过改性水热法合成了暴露(111)和(332)高能晶面的八面体单晶SnO₂纳米粒子。从图一可以看出，两种SnO₂纳米粒子形貌和尺寸均一，且表面由不同的台阶位和平台位等缺陷位组成。 图二. 电催化还原CO2性能表征：(a, b) H-cell (c, d) Flow cell. 图二表明暴露高能晶面的SnO₂呈现出了高的CO₂催化活性和选择性。在流动性电解池(Flow cell)测试中，暴露(111)晶面的SnO₂更是实现了超过500 mA cm-2的甲酸分电流密度以及87.8%的甲酸法拉第效率，超过了工业化指标要求。 图三. DFT计算结果: (a) SnO₂不同晶面组成示意图；(b-c) 反应中间体自由能和吸附能。 DFT计算（图三）和原位Raman光谱（图四）的表征结果表明在高能晶面上有利于*OCHO中间体(生成甲酸的关键中间体)的吸附，而不利于*HCOOH生成物的吸附，从而打破了SnO₂中普通 (110)晶面上固有的中间产物在催化剂表面吸附的尺度依赖关系(Scaling relationship)，从而促进了甲酸的生成。图四. 原位Raman表征: (a) 原位Raman示意图；（b-d）不同电位下的原位Raman光谱。 图五. CO₂电化学转化与氯碱工业的耦合技术: (a) 电解装置示意图；(b-d) 电解产物分布图。 在传统的CO₂电催化还原过程中，阳极反应为氧析出反应(OER)，该反应需要较高的过电位且产物为低价值的氧气。为了解决这一问题，作者利用廉价的海水作为电解液，与工业上成熟的氯碱技术相结合，将阳极的OER反应替换为氯析出反应(CER)，从而大大提高了实际工业应用经济性。图五表明在CO₂还原-耦合CER的电解池中，SnO₂(111)催化剂在宽的电流密度范围下实现了80%的甲酸选择性和接近60%的Cl₂选择性，并表现出了较长时间的操作稳定性。这一重要结果为CO₂还原到甲酸的工业化提供了应用前景。 对上述实验进行总结，本工作通过水热法合成了暴露（332）和（111）高能晶面的的八面体SnO2单晶。它们在~500 mV的电化学窗口内表现出了很高的CO2催化活性和80％以上的高甲酸选择性。结合气体扩散电极，可以实现超过500 mA cm-2的高甲酸分电流密度。密度泛函理论（DFT）计算和原位拉曼光谱研究表明，在高能晶面上有利于*OCHO物种的吸附而不利于HCOOH*的结合，从而有利于在宽的电势范围内生成甲酸。同时，这些八面体的SnO2与氯碱电解槽实现了耦合，可同时高效地生产甲酸和Cl2。而应用自动在线进样分析检测产物的Shimadzu GC-2014C设备，为以上实验中产物的检测提供有效助力。 关联仪器：GC-2014C 文献题目《Highly efficient CO2 electrolysis within a wide operation window using octahedral tin oxide single crystals》 使用仪器GC-2014C 作者Hai Liu, a Yaqiong Su,b, c Siyu Kuang,a Emiel J. M. Hensen,b Sheng Zhang,*a Xinbin Ma*aa Key Laboratory for Green Chemical Technology of Ministry of Education,Collaborative Innovation Centre of Chemical Science and Engineering, School ofChemical Engineering and Technology, Tianjin University, Tianjin 300072, China.E-mail: xbma@tju.edu.cn sheng.zhang@tju.edu.cnb Laboratory of Inorganic Materials and Catalysis, Department of ChemicalEngineering and Chemistry, Eindhoven University of Technology, P.O. Box 513, 5600MB Eindhoven, The Netherlandsc School of Chemistry, Xi' an Key Laboratory of Sustainable Energy Materials Chemistry,MOE Key Laboratory for Nonequilibrium Synthesis and Modulation of CondensedMatter, State Key Laboratory of Electrical Insulation and Power Equipment, Xi' anJiaotong University, Xi' an 710049, China 声明 1、本文不提供文献原文。2、所引用文献仅供读者研究和学习参考，不得用于其他营利性活动。3. 文中涉及最优，最佳类描述，限于实验组别对比结果。4. 本文内容非商业广告，仅供专业人士参考。

进入21世纪，科技成为时代发展的主动力，衡量一个企业发展的好坏不仅要看科技成果，更要看该企业是否能聚集一批高素质的人才。正业科技自创业21年来，在全国构筑起卓越的人才优势，聚焦客户需求，专注科技创新和优质产品。在这里，汇集了一群勇于创新、敢于挑战的正业人，他们坚守平凡的岗位，又在平凡岗位上做出不平凡的贡献，真正阐释了“创造才能超越，挑战才会成功”的精神。压力化动力，勇于挑战7月30日，应某国际知名品牌手机代工厂商的需求，正业科技激光智能制造事业部毅然接下了一项艰巨的任务，要求必须在9月7日前完成客户所需的激光设备项目。根据以往项目经验来看，新项目从立项、设计、下单采购、生产装配到调试出货至少需要90天，而此次项目的完成时间限制在40天内，工期缩短了将近三分之二，时间紧迫，任务艰巨，但正业人从不向困难低头，化压力为动力，勇于挑战。在光电SBU制造部总监王总和技术总工赵总的统领下，快速组建了机械、电气、软件、光学、采购、装配及调试人员组成的项目团队，大家协助作战，全身心投入产品研发和生产、调试之中。40天来，他们夜以继日奋战在一线，不辞辛苦，毫无懈怠。匠心精神，铸就正业好产品该项目经理拥有十几年丰富的项目管理和技术研发经验，也不乏年轻人的满腔热血，带领一群拥有多年技术沉淀的老工程师和干劲十足的年轻人突破技术重重难关。9月6日，距离交货日期仅剩一天，为确保激光切割机的运行稳定性，项目经理带着团队连夜奋战，不间断去解决难题，持续奋斗了36个小时，困了，就在办公室短暂休息，最终保质保量完成挑战任务，第二天按期出货。经过此次项目考验，正业科技各部门间协作更加密切，战斗力更上一层楼。客户至上，诚信第一为全方位满足客户需求，即使是奋斗到最后一刻，正业人也绝不言弃。项目团队最终在保证产品质量的前提下按期完成挑战任务，创造了新的奇迹，兑现了对客户的承诺。后续，项目团队将会为客户精心准备专业的售后服务。正业科技发展经营21年来，始终坚持“技术精益求精、品质持续改进、交货快捷准确、服务专业用心”的质量方针，不断提升专业技术，不断完善服务体系，确保客户利益最大化，满足客户企业的多元化需求。不忘初心，砥砺前行。每一位坚守岗位的正业人都在用匠心精神打造“优秀民族品牌企业”，持续强化科技创新，为客户带来优质的产品和服务。

现代化商用多晶X射线衍射仪具备无损、便捷、测量精度高等很多优点，同时配备有先进的陶瓷光管、高精度的测角仪、高灵敏度的探测器以及各种分析计算软件，因此它的应用范围是非常广泛的，不仅可以实现材料物相的定性表征，还可以对很多参数实现定量化的分析。常规的分析包括：材料的晶型结构分析、点阵参数的测定、物相定量、晶粒尺寸和结晶度计算等，还可以对材料的宏观微观应力以及取向织构进行测定；同时还包括诸如小角散射、薄膜衍射、反射率测定以及微区分析等新的技术。而在X射线衍射分析表征中，样品的制备过程、仪器参数设定以及数据分析这三个步骤往往决定了X射线衍射数据结果的质量。本文主要从这三方面进行阐述，与大家分享下多晶X射线衍射的应用要点。一、样品制备X射线衍射实验的准确性和实验得到的信息质量结果与样品的制备有很大关系，在进行材料的X射线衍射分析时应合理制备样品。样品制备主要分为粉末样品的制备和块状类样品的制备。1. 粉末样品首先要控制它的颗粒粒径，原则上要保证颗粒尺寸适中并且均匀，对于大多数样品来讲可以通过研磨加过筛的方式来实现；而对于受外力易产生晶体结构变化的样品而言，通常采用不研磨直接过筛的方式进行处理。在样品的整个研磨过程中要掌握研磨力度柔和均匀的原则，适中的粒度可以让样品中大部分或全部的晶粒参与衍射，从而可以获得反应样品真实晶体结构信息的实验数据；如果研磨不充分，会造成样品的粒度粗大，从而会引起参与衍射的晶粒数目减少，衍射强度降低，峰形变差，分辨率降低的情况；如果用力过度研磨，对材料的晶体结构会产生不同程度的破坏，衍射强度会降低，同时晶粒细化会带来衍射峰的宽化效应，不利于得到结构清晰的衍射谱图。至于研磨的程度，一般研磨到没有颗粒感，类似面粉的滑腻感即可，也不能研磨的过细。过筛这一步是为了保证样品粒径的均匀性，如果样品颗粒尺寸不够均匀，会产生一定的择优取向。图1是一个矿物样品的分析案例，红色谱图是未经研磨和未经过筛处理的样品，而黑色谱图是样品经过研磨和过筛处理的。从叠加图中可以明显看到：样品经过研磨过筛后，粒径尺寸适中且均匀，这就保证了参与衍射的晶粒数目。在X射线衍射谱结果中，经过处理的样品不论从衍射峰数目、强度、峰型和分辨率都要优于未处理的样品，从而确保了分析结果的真实性。图1 经过处理与未经过处理的矿物样品的叠加X射线衍射谱图在粉末样品的装填方面，需要准备的样品量一般在3g左右，最小不少于5mg。压片方法采用常规的正压法操作，在压片过程中让粉末样品最好能够铺满整个样品槽，关键要让粉末样品压平，如果样品表面不平整、存在凹凸起伏的情况，会导致出射的角度变大或变小，直接引起大角度的某些衍射峰偏移，还会造成入射X射线散射至任意方向，导致探测器接收到的峰值降低。这对于精修分析而言，会造成最终解析的晶体结构常数出现严重错误。压片过程中需要注意的是不要用力压太紧，否则容易影响样品的自由取向。2. 块状类样品从样品形态区分，常见的块状类样品有块状、板片状、圆柱状。在分析过程中需要把握样品的测试面面积、表面洁净度与表面平整程度。测试面的面积通常要大于1cm2，如果面积太小可以将几块样品粘贴在一起进行测试，同时样品的底面要与测试面相平行，从而保证衍射面的水平状态；在测试前，应该尽可能将测试面磨成平面，并进行简单的抛光，这样做不但可以去除金属表面的氧化膜，还可以消除表面的应变层，之后再用超声波清洗去除表面的杂质，保证测试面的平整光滑。二、仪器参数设置1. 扫描参数的设定X射线衍射的扫描方式主要分为步进扫描和连续扫描，步进扫描是将扫描范围按照一定的步进宽度（如常用的0.01度/步或0.02度/步）将整个扫描范围分成若干步，在每一步停留若干秒，并将这若干秒内记录到的总光强度作为该数据点处的强度，一般用于角度范围内的精细扫描，可以获得高质量的衍射数据结果，用于定量分析、线形分析以及精确测定点阵常数、Rietveld全谱拟合精修等应用；而连续扫描是测角仪从起始2θ角度到终止2θ角度进行的匀速扫描，其具备较高的扫描效率。这里面有两个关键参数——步长和扫描速度。步长一般是根据衍射峰的半高宽来决定，最好要小于全谱中最尖锐衍射峰半高宽的1/2。步进扫描的停留时间或者连续扫描的扫描速度要根据步长（数据点间隔）进行设定，要搭配合适，遵循步长小扫速慢，步长大扫速快的原则。否则，在图谱中会出现基线噪声过大和上下波动增大的情况，会把一些可能的弱峰掩盖掉。图2是一个陶瓷样品的分析案例，采用连续扫描模式、5度/分钟的扫描速度分别使用0.01度/步和0.02度/步的步长进行分析测试，可以看出快速扫描速度配合稍大步长的分析效果要好于小步长；下图按照步长小扫速慢，步长大扫速快的原则进行测试，都可以较为准确的表征出晶体的结构信息，特别是慢速扫描的数据质量更高。图2 不同扫描速度与步长匹配得出的X射线衍射谱图对于扫描范围而言，表1列举了一些常见材料的扫描角度范围，对于需要进行精修的衍射数据截止扫描角度一般要到100度或120度。表1 常见材料的扫描角度范围扫描总时间的计算对于衡量总体测试时间成本以及合理选取扫描参数是很有必要的。步进扫描和连续扫描的计算如式（1）、式（2）所示：如从3度到90度使用步进扫描模式采集某样品的衍射谱，步长设定为0.02度/步，停留时间为0.2秒/步，则通过计算可以得到测量总时间为14.5分钟。连续扫描的总测量时间根据式（2）计算，但是实际的总测试时长还需要包括光源移动到起始角度的时间。2. X射线光源的参数设置（1）X射线管的管电压和管电流X射线管的工作电压一般为靶材临界激发电压的3~5倍，以铜靶为例，它的Kα能量为8.04KeV，为了获得靶材的有效激发，电压通常设置为40kV，这里需要说明的是，电压一般不能低于20kV，否则就不能对Cu靶的特征X射线进行有效激发。选择管电流时功率不能超过X 射线管的额定功率，较低的管电流可以延长X 射线管的寿命。除非特殊要求，通常X射线管使用的负荷不超过最大允许负荷的80%左右。（2）靶材的选择依据样品元素成分来合理地选择工作靶的种类，应保证样品中最轻元素（原子序数小于等于20的元素除外）的原子序数比靶材元素的原子序数稍大或相等。如果靶材元素的原子序数比样品中的元素原子序数大2～4的话，那么X射线将被大量吸收因而产生严重的荧光现象，不利于衍射的分析效果（比如分析Fe试样，应该尽量使用Co靶或Fe靶，如果采用Ni靶，则背底噪音会很高）。如果采用不同的靶材对相同材料进行分析，所获得的谱图相同吗？使用不同的靶材，首先其特征X射线波长是不同的，而材料晶体结构的晶面间距值是其固有的。根据布拉格方程可知，样品衍射峰的角度决定于实验使用的波长，因此，采用不同靶材测试相同材料所得衍射图谱中衍射峰的位置是不相同的、呈规律性变化的，与靶材的种类是无关的。（3）狭缝的选择狭缝的大小主要依据材料的表征目的以及探测器的类型来进行选择，原则就是在保证强度的情况下提高分辨率。一般的衍射仪配置有三种可变的狭缝（发散狭缝、防散射狭缝和接收狭缝），另外两个索拉狭缝的层间距是固定的。发散狭缝越大，衍射强度越高，但峰型的宽化越明显；防散射狭缝用于限制由于不同原因产生的附加散射进入探测器，有助于降低背景；接收狭缝越小，分辨率越高，强度越低，反之。分析测试时尽量让发散狭缝和防散射狭缝保持一致，接收狭缝尽量小，这样可以提高衍射谱的分辨率和信噪比，从而获得高质量的衍射结果，还可以起到保护探测器的作用。（4）样品放置高度的控制样品的放置高度对于获得高准确度的数据结果是非常重要的，高度的略微偏移都会对实验结果产生影响，具体来讲就是会造成衍射峰的位移以及衍射峰强度的变化。通过图3可以看出：低于正确的高度，衍射峰向左偏移，同时峰强降低；如果是高于正确的高度，衍射峰向右偏移，样品表面与防散射刀片的间隙更小，衍射峰强明显降低。图3 样品的不同放置高度所得到的衍射谱图三、数据分析1．获取的数据信息和物相定性分析首先，从X 射线谱的峰型中可以得到包括峰位、峰强以及峰型轮廓宽度形状的这些信息，通过衍射峰的峰位和峰强可以对物相进行定性定量分析，同时还可以通过计算获得点阵常数和晶体结构的相关结果；通过峰型轮廓宽度形状可以得到样品峰型的展宽，进而可以计算出晶粒尺寸和微观应力。物相定性分析是X射线衍射分析的基础，最重要的环节就是将样品谱图与标准卡片进行比对，以确定样品的物相组成。比对的过程中要遵循以下4点原则：（1）计算材料的晶面间距d值，这是材料晶体结构所固有的；（2）材料低角度的衍射线与标准卡片的匹配情况；（3）重点关注谱图中的强衍射线；（4）要尤为重视特征线。2．衍射谱比对功能的运用将衍射谱进行叠加比对是衍射数据分析中较为常用的一个方法，比如鉴定药物晶型结构的一致性，通常就采用谱图比对的方法进行晶型分析。在《药典》中明确规定判断两个晶态药物晶型状态的一致性，应满足“衍射峰数量相同、衍射峰强弱顺序一致、衍射峰角度误差范围在±0.2°内以及相同角度衍射峰相对峰强度误差在±5%内”这四个条件。以一批送检的降糖药为例，判断其晶型状态的一致性。首先对两种药物进行谱图叠加比对，如图4所示，可知这两个样品满足“衍射峰数量相同和衍射峰强弱顺序一致”这两个条件。图4 药物X射线衍射谱叠加图而后对两个样品进行衍射峰峰位和强度的定量比对，通过计算可以得出：两个样品的峰位一致，符合“二者2θ值衍射峰位置误差范围在±0.2⁰内”的条件；同时相同位置衍射峰的相对峰强度存在偏差，有的甚至超过了15%，因此不符合“相同位置衍射峰的相对峰强度误差在±5%内”的条件。表2 样品衍射峰的峰位和强度比较通过谱图定性比较和衍射峰的定量计算，比对结果满足前三个条件，但是晶粒生长方向存在差异造成相同角度衍射峰相对峰强度的误差超出了《药典》中给定的范围。X射线衍射谱的比对法可以为挑选药物晶型和优化药物生产工艺参数提供帮助。在分析表征过程中，需要根据样品特性以及表征目的把握好样品制备、仪器参数设置以及数据分析这三方面的要点，以获得准确、高质量的X射线衍射数据，充分发挥出多晶X射线衍射的技术优势，为科学研究、技术创新以及材料评价等方面持续提供强有力的数据支撑。附：作者简介黎爽，高级工程师，2008年就职于北科院分析测试研究所至今，主要应用电子显微镜、X射线衍射仪等大型科学工具作为表征手段，从事材料的电子显微分析、晶体结构表征以及相关科研工作。针对新材料的研究表征，建立了多种特色分析技术，涵盖了材料制备和分析测试表征等方向。特色分析技术广泛应用于日常科研工作中，已通过专业领域内多项能力验证和国家司法鉴定能力验证项目考核。

文 章 信 息原子通道中锂的超致密输运用于无枝晶锂金属电池第一作者：周诗远，陈玮鑫，施杰通讯作者：廖洪钢 教授通讯单位：厦门大学研 究 背 景作为商用锂离子电池的替代品，以锂金属作为负极的储能体系被认为是下一代高能量密度电池的有效解决方案。尽管锂金属电池（LMBs）有着广阔的前景，但由于锂枝晶生长所带来的严重安全问题仍然阻碍了其实际应用。与电子迁移相比，高活性的锂离子在负极侧的扩散速度较慢，且主要通过表面进行。锂离子在电极/电解质界面的不均匀、不可控聚集会导致明显的枝晶生长。锂离子在负极表面的扩散速度远快于体相扩散，因此，调节锂离子在负极表面的扩散通常被认为是诱导锂金属均匀沉积的主流方法，而其在负极体相中的扩散通常被忽略。文 章 简 介有鉴于此，厦门大学廖洪钢教授（通讯作者）、孙世刚院士团队，联合北京化工大学陈建峰院士团队，采用密度泛函理论计算、第一性原理分子动力学模拟，结合原位TEM等表征手段系统地揭示了超致密锂在原子通道中的沉积/剥离行为。通过在高温下用氨处理的方法预隧穿石墨层（层间距约为~7 &angst ），同时引入孔隙和亲锂位点，构建了用于超致密锂输运的层间和层内原子通道（体扩散锂导体，BDLC）。首先，DFT计算和AIMD模拟研究了超致密锂在原子通道层间和层内的扩散行为。由于BDLC的高亲和性和较低的迁移势垒，与表面扩散相比，通过原子通道的体相扩散可能成为锂输运的一个新的主导路径，具有较高的扩散动力学优势。用原位透射电镜观察了超致密锂在BDLC中的高度可逆、无枝晶的沉积/剥离过程，并通过对散射衬度和电子衍射的分析，进一步证明了超致密锂的存在形态。当与高于20 mg cm-2的高负载LiFePO4 正极匹配时，面容量最高可以达到3.9 mA h cm-2（1.1倍锂过量），并在370次循环中实现100%的容量保持率（1.3倍锂过量）。本文展示的体相扩散策略将提供一个新视角，为抑制锂枝晶的研究提供新的思路。图1 传统石墨嵌锂行为与原子通道锂输运的对比本 文 要 点要点一：碳层间/层内锂扩散的DFT计算和AIMD模拟采用AIMD模拟以研究不同锂层的扩散性质。当三层锂嵌入时，层间距需要增加到6.79 &angst ，层间距的增大会降低Li在石墨层间的扩散能垒。对于高密度Li的跨层扩散主要通过BDLC的孔隙进行，这由沿 z 轴的均方位移随时间变化的统计定量证明。计算和模拟结果证明了超致密Li可以在BDLC的原子通道中的实现近似表面的高效扩散和增强的动力学行为，这可能会导致其不同的沉积/剥离行为。图2 Li通过BDLC原子通道扩散的DFT计算和AIMD模拟要点二：构筑具有原子通道的BDLC基于热激发的NH3分子，引入了一种分子凿孔策略基于标准石墨层构建原子通道。与 GC 明确定义的石墨层相比，BDLC呈现出扭曲的层间结构和扩大的层间距，同时不会破坏石墨层的导电结构。BDLC的三个典型层间通道可以概括为（Ⅰ）凸起通道，（Ⅱ）单层石墨烯支撑通道和（Ⅲ）多层石墨烯支撑通道。基于分子凿孔策略，构建了与计算模型一致的原子通道。图3 BDLC和GC的结构表征要点三：原位TEM观测超致密Li的沉积和剥离行为采用了原位 TEM来研究Li在 BDLC 中的沉积/剥离行为，10 个循环过程中的可逆性，以及原位选区电子衍射分析Li在原子通道中的存在形态。BDLC上沉积的锂呈现出不规则的形状并经历连续的结构变化。这与典型的锂晶体不同，由于zuidi表面能规则，锂晶体通常具有择优的晶面取向。在 BDLC 的原位 SAED 研究中观察到倒易杆的出现。样品的形状效应，特别是对于超薄二维晶体，会导致电子衍射偏离布拉格条件（2dsinθ=nλ）。当锂金属出现在BDLC的原子通道中时，会使其足够薄并诱导具有一定宽度范围内的衍射束的强度分布。因此，SAED验证了 BDLC 原子通道中存在一定层数的超薄二维金属锂。进一步通过对质厚衬度的分析估算了锂和碳原子的含量比，相应地估计体相 Li/C原子比至少为 0.67，是传统 C6LiC6 结构（0.167）的4倍。进一步表明 BDLC 原子通道内的超致密锂。相比之下，对于具有标准石墨层的 GC 纳米片，在锂沉积过程中，GC的边缘会逐渐变得粗糙，但很少能观察到 GC 上明显的衬度变化。当剥离开始时，锂会在GC的表面爆炸式的快速增长，以锂枝晶或死锂的形式残留在GC 的表面。GC呈现出多个单独的Libcc（体心立方）衍射点的叠加，这是从不可逆生长的锂枝晶中所获得。图4 锂沉积/剥离过程的原位TEM表征要点四：BDLC的电化学性能研究在酯类电解液中研究了BDLC的电化学性能，BDLC||Li在1 mA cm-2，2 mAh cm-2的CE在150次循环后为98.5%，而GC||Li的CE下降到91%，Cu||Li的CE会在 60个循环左右下降至40.9%。在2，5和8 mA cm-2更高的电流密度下（1 mAh cm-2），BDLC||Li 在100次循环后CE分别保持在 99.6%、98.6和85.9%。在高LFP面积负载、有限Li过量、长循环和高倍率等苛刻条件下，Li@BDLC||LFP展现出了更为优异的全电池性能。非原位TEM研究进一步表明 BDLC的原子通道可以促进在不同倍率下均匀的锂沉积/剥离过程，减少表面上的局部不均匀成核，进而实现无枝晶的全电池循环。图5 BDLC和GC的电化学性能图6 Li@BDLC||LFP和Li@GC||LFP放电后的非原位 TEM研究结 论本文从不同于传统集流体表面改性的角度出发，在石墨内部构建了原子通道以实现超致密锂的体相输运，从而实现无枝晶LMBs。通过DFT计算和AIMD模拟，分析了原子通道中多层致密锂的动态扩散行为。采用原位 TEM进一步可视化了超致密锂通过BDLC原子通道的沉积/剥离过程。当与高负载LFP正极匹配时，它在有限Li 过量下和高倍率条件下显示出了理想的应用潜力。这项工作验证了区别于表面扩散，即通过原子通道进行体相扩散的可能性，为无枝晶LMBs的研究提供了一条新途径。DOI: 10.1039/D1EE02205A

日前，有热门博主“胜利文绉绉”发布视频，声称其采用 XRD 测试仪测试了小米 14 Ultra 手机龙晶蓝 " 陶瓷版本 " 的后盖。据了解，XRD 即X-ray diffraction 的缩写，X射线衍射，通过对材料进行X射线衍射，分析其衍射图谱，获得材料的成分、材料内部原子或分子的结构或形态等信息的研究手段。X射线的波长和晶体内部原子面之间的间距相近，晶体可以作为X射线的空间衍射光栅，即一束X射线照射到物体上时，受到物体中原子的散射，每个原子都产生散射波，这些波互相干涉，结果就产生衍射。衍射波叠加的结果使射线的强度在某些方向上加强，在其他方向上减弱。分析衍射结果，便可获得晶体结构。以上是1912年德国物理学家劳厄(M.von Laue)提出的一个重要科学预见，随即被实验所证实。1913年，英国物理学家布拉格父子(W.H.Bragg，W.L.Bragg)在劳厄发现的基础上，不仅成功的测定了NaCl，KCl等晶体结构，还提出了作为晶体衍射基础的著名公式——布拉格方程：2dsinθ=nλ。对于晶体材料，当待测晶体与入射束呈不同角度时，那些满足布拉格衍射的晶面就会被检测出来，体现在XRD图谱上就是具有不同的衍射强度的衍射峰。对于非晶体材料，由于其结构不存在晶体结构中原子排列的长程有序，只是在几个原子范围内存在着短程有序，故非晶体材料的XRD图谱为一些漫散射馒头峰。X射线衍射仪是利用衍射原理，精确测定物质的晶体结构，织构及应力，精确的进行物相分析，定性分析，定量分析。广泛应用于冶金，石油，化工，科研，航空航天，教学，材料生产等领域。该博主根据仪器显示的波向，认为小米龙晶陶瓷就是透锂长石，也就是跟 iPhone 的超瓷晶玻璃的晶体是一样的。同时该博主还测量了小米 14 Ultra ‘龙晶陶瓷版’前面‘龙晶玻璃’的结果，波形几乎完全一致，并表示大概率手机前面‘龙晶玻璃’也是一块有透锂长石晶体的微晶玻璃。不过具体情况还需要等待最终的测试报告，目前暂时第一批测试结果证明小米 14 Ultra 手机后盖大概率是一种有透锂长石析晶的微晶玻璃。XRD的应用XRD被广泛的应用在材料分析领域中。作为结构研究的一种重要方法，那么XRD到底可以做什么？物相分析：每一种晶体都有它自己的晶面间距d，而且其中原子按照一定的方式排布着，这反映到衍射图上各种晶体的谱线有它自己特定的位置。数目和强度I。因此，只需将未知物中的衍射图中各谱线测定的角度和强度和已知样品的谱线进行比较就可以达到分析目的。通过对材料进行X射线衍射，分析其衍射图谱，获得获得材料的成分、材料内部原子或分子的结构或形态等信息。测定晶粒度：XRD测定晶粒度是基于衍射线的宽度与材料晶粒大小有关这一现象。对于TiO2纳米粉体，其主要衍射峰2θ为21.5°。 当采用铜靶作为衍射源，波长为0.154nm，衍射角2θ为25.30°，测量获得的半高宽为0.375°，一般Scherrer常数取0.89.根据Scherrer公式，可以计算获得晶粒的尺寸。此外，根据晶粒大小，还可以计算纳米粉体的比表面积。小角X射线衍射：在纳米多层膜料中，两薄膜层材料反复重叠，形成调制界面。当X射线入射时，周期良好的调制界面会与平行薄膜表面的晶面一样,在满足Bragg条件时，产生相干衔射，形成明锐的衍射峰。由于多层膜的调制周期比金属和化合物的最大晶面间距大得多，所以只有小周期多层膜调制界面产生的XRD衍射峰可以再小角度衍射时观察到，而大周期多层膜调制界面XRD衍射峰则因其衍射角度更小而无法进行观测。因此，对制备良好的小周期纳米多层膜可以用小角度XRD方法测定其调幅周期。薄膜厚度和界面结构的测定：随着纳米材料的高速发展，纳米薄膜研究也变得越来越重要。利用XRD研究薄膜的厚度以及界面结构也是XRD发展的一个重要方向。通过二维XRD衍射还可以获得物相的纵向深度剖析结果，也可以获得界面物相分布结果。物质状态的鉴别：不同的物质状态对X射线的衍射作用是不同的，因此可以利用X射线谱来区别晶态和非晶态。一般非晶态物质的XRD谱为一条直线，平时所遇到的在低2θ角出现的漫散型峰的XRD一般是由液体型固体和气体型固体所构成。晶体物质又可以分为微晶和晶态，微晶具有晶体的特征，但由于晶粒小会产生衍射峰的宽化弥散，而结晶好的晶态物质会产生尖锐的衍射峰。

纳滤（Nanofiltration）是一种高效节能的膜分离工艺，可有效地去除多价离子和有机化合物，在水处理、制药和食品工业等领域具有重要的应用前景。透水性和离子筛分能力，是纳滤膜分离性能的主要指标。增大渗透性分离层的表面积，则能在提升水通量同时保持盐份的截留。目前，聚酰胺基纳滤微孔膜，已被广泛用于液体基分子/离子分离。然而，在兼具渗透、截留、抗菌和自清洁方面，这种膜仍然存在一定的瓶颈。受到氨基/亚胺与酰氯缩合交联形成致密聚酰胺网络的启发，东华大学材料科学与工程学院、纤维材料改性国家重点实验室教授团队，提出通过将多氨基卟啉基共轭微孔聚合物（PACMP，porphyrin-aniline conjugated microporous polymers）接枝到聚酰胺上，借此来扩大纳滤膜的分离表面积的策略。（来源：团队）得益于 PACMP 与聚酰胺膜牢固的共价接枝，并借助减薄分离层厚度、增加分离表面积、增加粗糙度等方法，纳滤膜的水通量能达到纯酰胺膜的两倍，同时还能保持较高的盐截留率。此外，PACMP 在光照下光激发单线态氧可有效杀灭细菌，体现了卟啉基聚合物接枝的聚酰胺膜优异的抗菌性能。就其研究意义来说：一方面，课题组发现了粉末状聚合物牢固负载制备二维材料的方法，并对原子力显微镜图像处理表征膜表面积变化的独特方法加以探索，也从后处理角度解决了共轭微孔聚合物难加工成形的问题。另一方面，该工作通过卟啉基聚合物修饰聚酰胺纳滤膜，制备了一种复合膜材料，其具备分离层较低、传质阻力小的优势，进而可以造出双功能纳滤膜。这种双功能纳滤膜拥有水通量翻倍的特点，可以实现有效抗菌的功能。基于此，该团队研发出一种可以高效解决膜易污染、膜通量低等问题的新策略。期间，课题组所引入的共轭微孔聚合物，不仅解决了膜分离过程中渗透率和截留率存在 trade-off 的难题，而且赋予分离膜以优异的抗菌和抗阻垢性能，未来有望用于工业分离领域，例如浓缩、脱盐、油水分离、染料提纯、天然药物分离、有机/无机液体分离等。日前，相关论文以《超渗透性抗菌偶联微孔聚合物-聚酰胺复合膜的表面工程》为题发在 Science China Materials 上。在论文投稿期间，其中一位审稿人非常认可通过卟啉基共轭微孔聚合物，来赋予纳滤膜原位抗菌性的方法。其还表示，利用原子力显微镜图像处理表征膜表面积的方法给他留下了深刻印象。而在研究中，该团队通过阅读文献、结合实际应用，发现传统的聚酰胺纳滤膜存在几个突出的问题，包括水通量待提高、盐离子或分子的截留率长期运行难保持、膜表面易结垢易污染等。调研发现，纳滤膜的分离层厚度，会对水/溶剂传质的阻力产生影响，即较厚且致密的分离层会导致传质阻力大幅增加，长期运行之后容易导致表面结垢，从而造成通量下降以及膜污染。相反的，使用薄的分离层可以提高膜的通量，并能保持较高的截留率。针对低通量、易结垢问题，该团队确立了如下目标：制备分离层减薄的聚酰胺纳滤膜，进而造出一种可以确保纳滤性能和稳定膜结构的纳滤抗菌膜，最终实现较高的通量和抗污染特性。同时，通过引入共轭微孔聚合物，优异的截留性能得以保证。另外，他们发现卟啉基聚合物材料具有较好的光吸收性能，在光照下能激发产生单线态氧活性成分，通过氧化破坏细胞器可以抑制细菌的生长。因此，可以将卟啉基共轭微孔聚合物 PACMP 作为光敏材料，以作为单线态氧的“生成器”，从而发挥杀菌的功能。基于以上调研与论证，该团队又提出这样一个课题计划：将氨基封端的卟啉基共轭微孔聚合物 PACMP，与酰氯通过酰胺化反应“预接枝”形成多酰氯聚合物，接着通过一步界面聚合法，让多酰氯聚合物和酰氯的混合溶液，同时与哌嗪单体完成酰胺化反应，从而形成聚酰胺纳滤复合膜。随后，针对含有不同剂量的共轭微孔聚合物的纳滤膜，他们对其进行纳滤性能测试，包括纯水通量测试、多种盐溶液的通量及截留率测试等。为了研究纳滤膜的抗菌性能，通过膜在光照/黑暗条件下对比、聚合物含量对比等，课题组检测了革兰氏阴性、阳性两种细菌的存活率。最后，通过长期通量/盐截留测试，表征了膜结构与纳滤性能的稳定性。而在研究纳滤膜精细结构如何分离层表面积时，该团队遇到了一个难题：即如何定量表征膜分离层表面积的变化？通过扫描电子显微镜，他们观察到纳滤膜分离层厚度只有 120-150nm，这是一个极薄且非常脆弱易破损的表面，对其表面进行定量表征几乎是不可能实现的。正当犯难时，他们想到通过对比原子力显微镜二维图像明暗场，可以反映材料表面高度起伏的变化，由此得到对应的高度曲线和三维立体结构。这时课题组设想，通过单位投影面积中明暗对比程度，是否可以得到实际表面积与单位投影面积的增量（变化量）？事实证明，该方法既巧妙、又可靠，原本困扰他们许久的膜精细结构的表征问题也就迎刃而解了。此外，传统聚酰胺纳滤膜具有两面亲水性，理论上水相溶液可以从任何一面渗透到另一面。对于特定的应用场景，比如高湿度环境或极干燥沙漠环境，假如水分可以选择性地透过就会显得更为重要。因此，他们将致力于研制亲水和疏水的两性非对称膜。亲水面允许高湿度环境的水分透过进入到干燥环境；背水面则能有效阻止水分从低湿度环境蒸发。由此，亲疏水膜可以调节膜覆盖下环境的湿度变化。另外，亲疏水非对称膜还可以拓展应用以下场景：即去除有机溶剂中微量的水分、或水相中微量的有机溶剂。

2021年，《高分子学报》邀请了国内擅长各种现代表征方法的一流高分子学者领衔撰写从基本原理出发的高分子现代表征方法综述并上线了虚拟专辑。仪器信息网在获《高分子学报》副主编胡文兵老师授权后，也将上线同名专题并转载专题文章，帮助广大研究生和年轻学者了解、学习并提升高分子表征技术。在此，向胡文兵老师和组织及参与撰写的各位专家学者表示感谢。更多专题内容详见：高分子表征技术专题高分子表征技术专题前言孔子曰：“工欲善其事，必先利其器”。 我们要做好高分子的科学研究工作，掌握基本的表征方法必不可少。每一位学者在自己的学术成长历程中，都或多或少地有幸获得过学术界前辈在实验表征方法方面的宝贵指导！随着科学技术的高速发展，传统的高分子实验表征方法及其应用也取得了长足的进步。目前，中国的高分子学术论文数已经位居世界领先地位，但国内关于高分子现代表征方法方面的系统知识介绍较为缺乏。为此，《高分子学报》主编张希教授委托副主编王笃金研究员和胡文兵教授，组织系列从基本原理出发的高分子现代表征方法综述，邀请国内擅长各种现代表征方法的一流高分子学者领衔撰写。每篇综述涵盖基本原理、实验技巧和典型应用三个方面，旨在给广大研究生和年轻学者提供做好高分子表征工作所必须掌握的基础知识训练。我们的邀请获得了本领域专家学者的热情反馈和大力支持，借此机会特表感谢！从2021年第3期开始，以上文章将陆续在《高分子学报》发表，并在网站上发布虚拟专辑，以方便大家浏览阅读. 期待这一系列的现代表征方法综述能成为高分子科学知识大厦的奠基石，支撑年轻高分子学者的茁壮成长！也期待未来有更多的学术界同行一起加入到这一工作中来.高分子表征技术的发展推动了我国高分子学科的持续进步，为提升我国高分子研究的国际地位作出了贡献. 借此虚拟专辑出版之际，让我们表达对高分子物理和表征学界的老一辈科学家的崇高敬意！X射线晶体结构解析技术在高分子表征研究中的应用X-ray Diffraction Methodology for Crystal Structure Analysis in Characterization of Polymer作者：扈健，王梦梵，吴婧华作者机构：青岛科技大学 教育部/山东橡塑重点实验室,青岛,266042 北京化工大学 碳纤维及复合材料教育部重点实验室,北京,100029作者简介：扈健，男，1986年生. 2013~2016年在日本丰田工业大学获得工学博士学位；2016~2019年于青岛科技大学从事博士后研究；2019年任青岛科技大学高分子科学与工程学院特聘副教授. 主要利用广角和小角X射线散射，振动光谱等技术，从事结晶高分子各级结构表征、相变行为以及结构-性能关系的研究. 扈健，男，1986年生. 2013~2016年在日本丰田工业大学获得工学博士学位；2016~2019年于青岛科技大学从事博士后研究；2019年任青岛科技大学高分子科学与工程学院特聘副教授. 主要利用广角和小角X射线散射，振动光谱等技术，从事结晶高分子各级结构表征、相变行为以及结构-性能关系的研究.摘要高分子材料结构具有多尺度的复杂性，解析高分子材料各级微观结构并建立结构与性能之间的关系是高分子研究领域的重要目标和挑战. 对结晶性高分子而言，第一步工作就是对其晶体结构进行表征和解析，X射线衍射法是高分子晶体结构解析中最经典也是最常用的方法. 本文主要介绍X射线衍射等技术在高分子晶体解析中的基本原理和测试表征方法，总结概述近些年来晶体结构解析在高分子领域内的主要进展以及应用. 通过晶体结构解析的方法建立可靠的高分子晶体结构，不仅可以应用于新合成结晶高分子结构的解析，也可以进一步研究高分子各级结构在外场作用下的演变，探明微观结构与宏观性能之间的关系.AbstractBecause of complicated multi-scale structure for the polymer material, studying microscopic structure of polymer and clarifying the relationship between structure and physical property are the major goal and challenge in the polymer science. For the crystalline polymer, crystal structure should be analyzed and established at first. X-ray diffraction is the most classical and conventional method for the crystal structure analysis in polymers, which gives the detailed information of molecular chain conformation, chain aggregation in the crystal lattice. This article reviews the main principles and experimental techniques of X-ray diffraction methodology, and also summarizes the progress and application in the polymer field over the past decade. By utilizing X-ray diffraction method, the crystal structure of newly synthesized crystalline polymers can be analyzed, which may help us recognize crystal phase transition and hierarchical structure evolution by the external force, and also study towards the microscopic clarification of structure-property relationship. By combining other techniques such as neutron scattering, electron diffraction, nuclear magnetic resonance, vibrational spectroscopy and computer simulation, the crystal structure of polymers with higher reliability can be established, leading us to the highly quantitative discussion from the molecular level. For this purpose, the study of polymer crystal structure is still on the way, and the contents may be helpful for the beginners and researchers.关键词结晶性高分子  晶体结构  X射线衍射  结构与性能KeywordsCrystalline polymer  Crystal structure  X-ray diffraction method  Structure and property 目前已知的高分子中，大约70%的都是结晶性高分子，它们在日常生活和高端领域有着大量的应用. 结晶性高分子受分子链结构不规整、链缠结和链间相互作用等效应的影响，很难像小分子一样完全结晶，通常也被称作半结晶性高分子[1-3]. 高分子结构具有多尺度复杂性，其各级结构通常包括聚合物链结构、晶体(胞)结构、晶胞堆砌结构、晶区与非晶区堆砌结构以及球晶中片晶结构等，各级结构都有可能影响着高分子相态及形貌，进而影响高分子材料的性能. 而其中，晶体结构的确定是研究结晶性高分子的基础，所以建立高质量的结晶性高分子的晶体结构是非常必要的[4,5].近几十年来，随着各类表征技术和计算机模拟等领域的快速发展，大量的高分子晶体结构被建立或者修正. 确定结晶性高分子在单元晶胞基础上的晶体结构信息，最传统和经典的方法是广角X射线衍射法，并且结合红外光谱、拉曼光谱、核磁共振谱、中子散射以及高分辨电子衍射等技术能够得到更为准确的晶体结构. 这些技术的进步和运用不仅有助于分析聚合物的晶体结构，而且也提供了新方法去研究更为复杂的高分子材料. 基于晶体结构的建立，我们可以研究高分子的各级结构以及在外场作用下各种相态之间的演变规律，对阐明聚合物材料微观结构与物理性能之间的关系都具有重要意义[6,7].1高分子X射线晶体结构解析法X射线是一种波长为埃(1 Å = 10-10 m)级的电磁波，由于其波长的数量级与晶体点阵中原子间距一致，晶体点阵可以成为X射线发生衍射效应的光栅，而衍射图会随晶体点阵的变化而变化，因此X射线适用于晶体结构解析. 从20世纪30年代开始，X射线衍射法对聚合物科学领域的发展就起到了重要的作用，例如通过X射线衍射方法确定了各类合成或天然高分子的纤维周期均为几个Å到几十个Å，这也证明了一根聚合物分子链可以贯穿多个晶胞. 随着近几十年同步辐射技术的应用，拓宽了X射线的波长范围，更短的波长可以使我们获得更多倒易空间的坐标信息，灵敏度更高的探测器可以帮助我们更细致观测相变的动力学以及其他行为. 另外，通过分子模拟软件进行数据分析，建立模型以及能量最小化等已经普遍用于X射线衍射法解析或精修晶体结构. 1.1X射线衍射法基本原理解析晶体结构的衍射原理和方法学主要是20世纪初期建立的，包括布拉格定律、晶体学对称、群论以及从实空间到倒易空间的傅里叶变换等等. 很多书籍对这些方法都有着详尽的描述，这里对几个重要的概念和原理进行简要的概述[8~11].1.1.1Bragg和Polanyi公式Bragg公式：如图1所示，当一束单色X射线非垂直入射晶体后，从晶体中的原子散射出的X射线在一定条件下彼此会发生干涉, 满足下列方程：其中λ为入射光波长，d为晶面间距，θ为入射光与晶面的夹角.Fig. 1Bragg' s condition.Polanyi公式: 如图2(a)所示，当一束波长为λ的X射线垂直入射在一维线性点阵时(例如单轴取向的纤维样品)，其等同周期为I, 当满足Polanyi方程公式时，散射出的X射线间会产生强烈的衍射：其中Φm为第m层衍射的仰角. 结晶高分子中分子链排列时以相同结构单元重复出现的周期长度被称为等同周期(identity period)或者纤维周期(fiber period)，图2(b)为全同聚丁烯-1的(3/1)螺旋构象，可以利用Polanyi公式从二维X射线纤维图中计算等同周期.Fig. 2(a) Polanyi' s condition (b) Identity period ofit-PB-1.1.1.2倒易空间倒易点阵是根据晶体结构的周期性抽象出来的三维空间坐标，是一种简单实用的数学工具来描述晶体衍射，X射线衍射的图样实际上是晶体倒易点阵的对应而不是正点阵的直接映像. 正点阵与倒易点阵是互易的，倒易晶格中越大的晶面指数(hkl)，在实晶格中就对应越小的晶面间距. 如图3(a)所示，假设晶体点阵中的单位矢量为a1，a2和a3，和它对应的倒易点阵的单位矢量为a1*，a2*和a3*，其关系如下式：其中晶胞体积V=a1 × ( a2 × a3)，a1*垂直于a2和a3，a2*垂直于a1和a3，a3*垂直于a1和a2，其长度是相应晶面间距的倒数的向量.Fig. 3(a) Relationship between real space and reciprocal space (b) Reciprocal lattice and vector.倒易晶格中的任一点称作倒易点，倒易点阵的阵点与晶体学平面的矢量相关，每一组晶面(hkl)都对应一个倒易点. 从倒易空间原点指向倒易点的矢量被称为倒易矢量Hhkl，如图3(b)所示，其关系如下：其中指标(h,k,l)就是实空间中的晶面指数，h,k,l均为整数. 倒易矢量Hhkl垂直于正点阵中的（hkl）晶面，并且矢量的长度等于其对应晶面间距的倒数|Hhkl|=1/dhkl.1.1.3Ewald球Bragg方程指出，当散射矢量等于某倒易点阵矢量时就具备发生衍射的基础，如果把Bragg方程进行变形可得到公式(5)：以1/λ为半径画一个球面，C点为圆心，CP为散射X射线，球面与O点相切，只要倒易点阵与球面相交就可以满足Bragg方程而发生衍射现象，这个反射球就被称为Ewald球，如图4所示.Fig. 4Relationship between Ewald sphere of radius 1/λ and reciprocal lattice. 根据图中的几何关系OP = 1/d，假设O点为倒易空间原点，OP即为倒易散射矢量，P点与倒易空间点阵的交点即为(hkl)晶面指数. 转动晶体的同时倒易点阵亦发生转动，从而会使不同的倒易点与Ewald球的表面相交. Ewald球直径的大小与X射线波长成反比，衍射点数量取决于Ewald球与倒易空间的交点的数目，实验可探测衍射的最小d值取决于Ewald球的直径2/λ，在实际测试中，可以减小入射光波长以增加可观测的衍射点数量.如图5所示，对于单轴取向的样品，拉伸方向平行于c轴方向，而a轴和b轴仍然是随机取向，所以倒易空间的(hkl)点呈同心圆分布,这一系列同心圆与Ewald反射球的交点就构成了一系列的hk0，hk1,hk2… hkl的倒易格子的平面. 通常定义(hk0)层为赤道线方向，沿拉伸方向的(00l)为子午线方向.Fig. 5The relationship among Ewald sphere, circular distribution of reciprocal lattice points and a diffraction pattern on a flat photographic film.1.1.4X射线衍射强度X射线的衍射强度Intensity公式如下：其中K是比例因子，m是多重性因子，p为极化因子，L是Lorentz因子，A是吸光因子，F为结构因子. 其中需要强调的是结构因子F，它是由晶体结构决定的，和晶胞中原子的种类和位置相关.如图6所示，一束平行X射线经过电子A和B分别发生散射，假设A到B的距离为r，S0和S分别为入射和散射单位矢量，其光程差为：其中b即为散射矢量，与图4中OP矢量一致.Fig. 6Sketch of classic scattering experiment.一个原子中的核外电子云呈球形分布，对环绕中心的所有可能实空间矢量的干涉进行积分可以得到一个原子周围的电子产生的相干散射：这个公式就是ρ(r)的傅里叶变换，其中ρ(r)是原子的散射因子.晶体中原子的周期排列决定了晶体中的一切都是周期的，相当于一种周期函数，这种周期函数的实质就是晶胞中的电子密度分布函数，倒易晶格就是实晶格的傅里叶变换. 晶格对X射线的散射为晶格中每个原子散射的加和，每个原子的散射强度是其位置的函数，加和前必须考虑每个原子相对于原点的位相差.r为实空间中的原子位置矢量，设r = xna1 + yna2 + zna3，b为倒易空间的倒易矢量，b = Hhkl = ha1* + ka2* + la3*，根据倒易空间的性质可以得出公式：通过此公式可以看出结构因子和原子坐标位置相关，这也就决定了系统消光现象，也就是说在不同晶系中不是所有衍射点都会出现，可以通过计算结构因子来判断.另外由于衍射强度正比于|Funit cell|2，在晶体计算过程中，衍射峰的绝对强度意义不大，但是衍射峰的相对强度对最后晶体结构的确定影响很大.1.1.5分子链排列方式和空间群一根分子链一般包含内旋转相互作用、非键接原子间相互作用、静电作用、键长伸缩和键角变形作用以及氢键作用等. 在晶格中分子链排列大多遵循2个原则：最稳定的空间螺旋构象以及最密堆砌.晶体学中的空间群是三维周期性的晶体变换成它自身的对称操作(平移，点操作以及这两者的组合)的集合，一共有230种空间群. 空间群是点阵、平移群(滑移面和螺旋轴)和点群的组合. 230个空间群是由14个Bravais点阵与32个晶体点群系统组合而成[12].我们挑选比较简单的空间群操作进行比较直观的说明，如图7所示，若一个右旋向上的分子链(图7(a)中Ru)，通过以箭头方向为旋转轴做180°转动，可以得到右旋向下的分子链(图7(a)中Rd)，如果空间中只有这一种对称操作，那么这种空间为P2；又若Ru分子链通过镜面对称操作可以得到左旋向上的分子链(图7(b)中Lu)，如果空间中只有这一种对称操作，那么这种空间为Pm；若空间群中同时包含以上2种对称操作，且镜面法线方向与对称轴垂直，也就是说在此晶胞内就同时存在右旋向上Ru，右旋向下Rd，左旋向上Lu，左旋向下Ld 4种分子链构象，那么这种空间群为 P2/m，如图7(c)所示.Fig. 7Introduction of different operation in the space group.1.2其他方法简介1.2.1振动光谱法振动光谱法通常包括红外及拉曼光谱，其可以提供分子链构象，晶体对称性等信息[8]. 虽然通过X射线衍射法进行晶体结构解析时可以得到晶区高分子链的构象信息，但无法获知分子间作用力的信息，而有时分子间作用力在晶体结构的形成起到很重要的作用.1.2.2中子衍射法X射线衍射是X射线与电子相互作用，它在不同原子上的散射强度与原子序数成正比，对高分子而言通常都给出主链的信息，而中子衍射法是中子与原子核相互作用，其衍射强度随原子序数的增加不会有序的增大，主要与原子的种类有关，因此中子衍射法可以确定晶体结构中轻元素的位置. 很多力学性能的各向异性通常受侧链的氢原子影响很大，结合X射线衍射和中子衍射法能得到更为准确的晶体结构[13,14].1.2.3电子衍射法电子衍射法可以给出聚合物单晶的形貌信息并且可以得到相应电子衍射图进行结构分析[15]. 但是通常电子衍射法得到衍射点数量较少，而且容易产生次级衍射，样品容易被电子束破坏.1.2.4固体核磁共振谱法固体NMR适用于解析固态高聚物的本体结构、链构象、结晶、相容性以及分子动力学等[16,17]. 谱峰的化学位移(chemical shift)是固体核磁波谱的主要信息，它依赖于分子的局部电子云环境. 电子云结构对分子构象的变化非常灵敏，是研究多晶型的重要依据. 但固体核磁法很难给出晶体的直接结构，常作为X射线衍射法的补充.2X射线衍射测试方法及技巧对于聚合物而言很难培养出0.1 mm以上的单晶，所以测试大多数采用的都是多晶样品. 相较于小分子和低分子量的化合物而言，高分子结晶区的尺寸通常只有几百个Å，晶格内分子链排列不完善，衍射点的数量较少并且衍射点尺寸较宽，大角度范围衍射点强度衰减非常严重，要得到高质量的数据和非常可信的结构解析结果是比较困难的，从样品制备到测试以及后续分析的每一个环节都需要仔细的处理.图8为X射线衍射法解析高分子晶体结构的具体步骤.Fig. 8Schematic illustration of crystal structure analysis of polymer by X-ray diffraction method.2.1样品制备对于X射线衍射法解析晶体结构而言，非取向的样品有很多衍射峰是重合的，不利于进行结构分析，所以要想得到尽可能多的衍射点，最主要的就是制备尽可能高取向度和高结晶度的且具有单一晶型的样品. 下面给出了几种不同制样方法.2.1.1单轴取向样品通常利用高分子粉末或粒料样品，将其在溶液溶解后浇铸成膜或者熔融温度以上热压成膜. 所得到的高分子膜可以再通过加热熔融后淬冷到冰水或者液氮中，会得到有利于进行后续的拉伸的完全非晶或者低结晶度的样品. 而后利用单轴拉伸仪将薄膜或者纤维牵伸至最大倍数，最后将拉伸的样品在适当温度退火处理，以达到最大结晶度. 在此过程中为了防止样品回缩，样品两端始终要处于固定或者夹紧的状态. 另外, 高分子在不同的制样条件下可能得到不同晶型的样品，因此在制样之前要掌握高分子不同晶型的制备条件，避免得到不同晶型共存的样品. 例如聚乳酸在高温(120 °C)结晶会得到α相，在100 °C以下结晶会得到δ(α' )相[18]. 全同聚丁烯-1在熔融温度附近拉伸可以得到晶型Ⅱ，室温拉伸得到晶型I[19].2.1.2双重取向样品图9所示的是制备双重取向样品的方法，首先对聚合物样品进行单轴拉伸，然后将拉伸后的样品利用双辊挤压的方法可以得到双重取向的样品，如果把样品切成一个小方块，可以从3个方向进行测试，可将其分别定义为through，edge和end方向.图10所示为无规聚乙烯醇(at-PVA)的单轴取向和双重取向样品的二维广角X射线衍射图[20]. 对单轴拉伸的无规聚乙烯醇样品进行双辊挤压后，如图10(b)所示，可以看到through和edge方向的二维衍射图，和单轴取向的二维图比较相似，但是through方向的(11¯1)晶面信息在edge方向就几乎消失[20]. 这里面比较重要的是end方向的衍射图，因为对于单轴取向的样品而言，从end方向观测通常得到的是非取向的衍射环. 而利用双重取向法，可以使a轴和b轴分别取向，如果X射线的入射方向沿着c轴也就是分子链的方向，从end方向就可以得到不同的a轴和b轴方向上的信息，对其指标化后可以确定相应的晶胞参数，利用此方法也可以从end方向原位观测结构演变的信息.Fig. 9Method of doubly-oriented sample.Fig. 10X-ray diffraction patterns ofat-PVA sample for the (a) uniaxially-oriented and (b) doubly-oriented sample (Reprinted with permission from Ref.[20] Copyright (2020) American Chemical Society).另外，在实际操作中，有时实验室合成的聚合物的量较少，大家也常采用剪切[21~25]、熔体拉伸以及浓溶液拔丝[26,27]的方法. 根据不同高分子的特点，还可以利用凝胶拉伸法[28~30]以及电磁场取向[31,32]等方法，得到高取向度的样品用于晶体结构解析.2.2二维广角X射线衍射图的数据采集2.2.1光源的选择实验室常用的金属靶材料为波长1.54 Å铜靶(Cu)和波长为0.71 Å钼靶(Mo)，根据布拉格公式可知，利用波长小的靶材，有利于得到更多的布拉格衍射峰的数目. 与实验室光源相比，同步辐射光源强且准直性好，并且由于同步辐射光源波长能够实现连续可调，可根据测试需求选择最优波长.图11分别选用同步辐射光源和钼靶X射线衍射图进行对比，当选择波长为0.3282 Å的同步辐射光源时，可以得到接近700个衍射点，这种高质量的数据对得到高可信赖度的晶体结构非常重要[33].Fig. 112D-WAXD patterns ofα crystal form of PLLA measuring with different incident λ (Reprinted with permission from Ref.[ 33] Copyright (2011) American Chemical Society).2.2.2探测器的选择根据衍射谱图的维度区分，可以将X射线探测器分为零维，一维和二维三类探测器. 在进行晶体结构测试时选择圆筒形成像板(image plate)的二维探测器较多，其适合做静态结构测试，像素点尺寸100 μm × 100 μm，特点是尺寸大，采集信号范围广，缺点是测试耗时比较长. 目前普遍流行的硅元素阵列二维探测器(Pilatus)，其特点是采集数据速度快，对原位测试时间分辨的结晶和相变行为非常有效，但是由于其像素点尺寸(172 μm × 172 μm)偏大，探测器分段等制约因素，不适用于做高分子晶体结构分析的研究.在实际测试过程中，为了得到高质量的衍射点，通常在测试时对样品使用低温氮气进行持续冷却吹扫，这是因为低温可以抑制晶格内原子振动，使晶体结构更趋于完善.2.3高分子晶体结构解析2.3.1计算纤维周期通常定义c轴是沿着链轴方向，计算纤维周期I也就确定了c轴信息.图12(b)和12(d)为分别利用Rigaku公司的X射线衍射仪(Rapid II)的圆筒成像板(image plate)和Xenocs公司的X射线衍射仪(Xeuss 2.0)的平板探测器(Pilatus 300K)得到的高取向聚乙烯的二维X射线衍射图. 我们利用国内实验室常用的平板探测器为例来计算聚乙烯的晶胞参数等信息，测试的曝光时间为1 h，Pilatus 300K的像素点尺寸为0.172 mm × 0.172 mm，测试中相机距离R=127.1 mm，光源是铜靶(λ=1.54189 Å)，ϕ为衍射的仰角，根据图12(a)以及12(c)的示意图可以得到下面的公式：Fig. 12(a) Schemes of the X-ray fiber diffraction patterns recorded on a cylindrical photographic film (b) 2D-WAXD pattern of polyethylene by imaging plate (c) Schemes of the X-ray fiber diffraction patterns recorded on a flat photographic film (d) 2D-WAXD pattern of polyethylene by Pilatus 300K.ym为第m层层线到赤道线的距离，R为样品到探测器的距离. 如图12(c)所示，根据平面探测器的特点，找到第一层所有衍射点中心位置连成一条双曲线，读出双曲线最低点的坐标位置，计算到中心点的实际距离，确定第一层到中心点y1值. 结合Polanyi公式，可以计算出聚乙烯的纤维周期I= 2.54 Å. 如果有更多的层能被观测到，我们需要对所有层到赤道线计算出来纤维周期求平均值. 对于聚乙烯，其分子链结构为平面锯齿型，C ― C键长为1.54 Å，键角大约109.5°，通过计算得到的I= 2Rsin(φ/2) = 2.52 Å，与X射线法计算的等同周期结果相一致.2.3.2确定晶系和计算晶胞参数从平面探测器得到二维数据后，读出所有衍射峰坐标，然后把平面直角坐标系(x,y)的衍射峰坐标转换为倒易空间下的柱面坐标系(ξ,ζ). 其(ξ,ζ)与倒易矢量以及(x,y)的空间关系如图13所示.Fig. 13(a) Cylindrical coordinates of reciprocal lattice (b) Relation between cylindrical coordinates (ξ,ζ) and rectangular coordinates (x,y).对于平面探测器其转换关系如下：其中D为样品到探测器的距离，λ为入射X射线的波长.对于圆筒形成像板，可利用下面的公式进行转换：其中R为圆筒成像板的半径.图12(d)中一共有16个衍射峰，每一个二维图的峰位置(x,y)即对应一个ξ值,赤道线和第一层总共对应8个ξ值，其值根据公式(11)转换后如表1所示.如图14所示，分别在L0和L1层建立的坐标系下以ξ值为半径画圆. 这时我们需要寻找合适的晶胞参数在倒易空间坐标系下进行标定，以保证所有的倒易晶格都与以ξ为半径的圆有交点. 一般采用尝试法，其原则是从简单晶系比如正交或者四方晶系开始寻找，从数值较小的晶面开始尝试，要保证所有层的所有倒易晶格都能落在圆周上，然后对其衍射峰进行指标化. 确定晶系后，我们可以利用不同的晶面信息分别计算a和b值，以及α，β和γ等晶胞参数的信息. 最后得到聚乙烯属于正交晶系，晶胞参数为a=7.44 Å，b=4.95 Å，c=2.54 Å.Fig. 14Reciprocal lattice and indexing of reflections for the equatorial and first layers of PE.2.3.3估算晶胞内分子链的数量其中ρ为晶体密度，M为重复单元相对分子质量，V为晶胞体积. 对聚乙烯来说，其所属晶系为正交晶系，重复单元分子摩尔质量M= CH2=14 g/mol，晶胞体积V=a×b×c= 7.44 × 4.95 ×2.54 = 93.543 Å3. 实验测得的晶体密度ρ= 0.98 g/cm3，所以晶胞内的分子链个数为Z=ρVNA/M= 3.93，Z取整数，大约4根分子链在一个晶胞内.2.3.4晶体对称性的消光法则计算由前面可知X射线衍射的强度跟结构因子|Funit cell|2成正比，可以利用公式(14)进行计算. 例如聚乙烯为平面锯齿链结构，c轴方向为二重螺旋轴，2个碳原子C1和C2的坐标分别为(x,y,z)和(-x, -y,z+0.5)，如图15所示，对于00l层的衍射，根据公式(9)可以得到下式：Fig. 152-screw axis of zigzag chain.当l为偶数的时候，Funit cell≠0；当l为奇数的时候，Funit cell=0，所以根据消光法则，晶面(001)，(003)… 层的衍射观测不到.2.3.5计算模拟(Cerius 2)借助计算机强大的图形处理功能，可以对X射线衍射，电子衍射以及中子衍射等数据进行模拟计算，直观地在三维空间观测分子的结构特征, 我们主要通过软件Cerius 2的Crystal Builder (晶体建立模块)进行模拟计算，通过实验数据和模拟的结构模型对比确定晶体结构[34]. 进行能量最小化用到的力场模型通常选用COMPASS力场，模型的构建采用了全原子模型，能够模拟出更准确的高分子的结构与性质.图16(a)和16(b)分别是全同聚丁烯-1晶型I的二维X射线衍射图和利用晶体结构模型计算模拟得到的二维X射线衍射图[19].Fig. 162-Dimensional X-ray diffraction pattern of orientedit-PB-1 form I sample taken at room temperature: (a) the observed data and (b) the calculated diagram using the crystal structure (Reprinted with permission from Ref.[19] Copyright (2016) American Chemical Society).一般的操作步骤是，首先输入分子结构的重复单元，输入计算得到晶胞参数信息，利用COMPASS力场进行能量最小化. 找出尽可能多的候选空间群，计算稳定的分子结构，对所有可能的候选模型与实验数据进行对比.图17(A)就是对全同聚丁烯-1的晶型I提出的所有可能候选空间群. 把二维衍射图转换成一维数据，需要从赤道线开始，对每一层的衍射点进行逐层积分，与模拟所得的一维衍射数据进行对比，模拟的数据要尽可能真实地反映实测数据，以保证所有层的衍射峰的峰位置与峰相对强度一致，从而确定最佳的候选空间群.图17(B)为全同聚丁烯-1晶型I的不同计算机模拟和实验数据的一维积分曲线对比图. 最后通过调整相关参数使体系能量最小化，得到最稳定的晶体结构模型.Fig. 17(A) Various possibilities of the crystal structure model ofit-PB-1 form I (B) Comparison of the observed X-ray layer line profiles ofit-PB-1 crystal form I with those calculated for the three possible space groups (Reprinted with permission from Ref.[19] Copyright (2016) American Chemical Society).其他如Materials studio软件中的也包含COMPASS Ⅱ，Forcite Plus(各种通用力场)等模块，可以对建立的晶体结构进行弹性力常数，晶格能等物理性质的计算和预测，也可以进行动力学模拟研究动态过程.2.3.6可信赖因子把X射线衍射数据得到的所有衍射峰积分强度和确定的模型计算得到的衍射峰强度按公式(15)进行计算，求出可信赖因子R. 对单晶结构来说，R 0.05，如果 R值是0.1左右，说明得到的高分子晶体结构非常好，如果R 0.2，得到的晶体结构被认为是可以接受的模型. 2.3.7输出最终结构图18是全同聚丁烯-1晶型I的最终晶体结构模型，分别对应a轴和b轴，以及a轴和c轴方向示意图[19]. 晶体结构模型确定后，可以输出每一个晶面对应的(hkl)值，晶面间距，实验和模拟的强度对比值以及原子分数坐标等信息.Fig. 18Crystal structure ofit-PB-1 form I (Reprinted with permission from Ref.[19] Copyright (2016) American Chemical Society).3典型进展和应用近些年来大量的高分子晶体结构被建立或者精修. 下面概述近些年来，主要通过X射线衍射法建立的晶体结构在高分子表征领域内的进展和典型应用.3.1晶体结构解析在高分子复合体中的应用通常情况下，大多研究单一组分高分子样品的结晶行为以及结构分析. 但高分子领域也存在大量的共结晶现象，例如高分子立构复合体[35~44]、高分子与多碘离子[20, 45~50]形成的复合体等，在这些情况下，晶体结构解析会变得相对复杂.以高分子-多碘复合体为例，诸多高分子都可以与多碘离子形成复合体，最具代表性的包括淀粉-碘复合体及聚乙烯醇(PVA)-碘复合体等. 高分子碘复合体赋予了高分子诸多新的特性，例如导电性、光学特性和抗菌性等. 这些特性与复合体的晶态结构密切相关，而相关的研究至今也已经持续了近百年.高分子碘复合体的晶体结构解析与纯结晶高分子体系有所不同，因为碘原子相对于碳原子有较大的质量，从而碘原子的X射线原子散射系数远远大于碳原子，因此在二维X射线衍射图中一般只能观测到由于多碘离子在空间有序排列而出现的衍射点，而高分子主链部分的衍射信息则无法或极难观测到. 如图19所示，图19(a)为PVA单轴取向纤维的二维X射线衍射图，图19(b)~19(e)分别为PVA在不同浓度的碘溶液中浸泡不同时间后所形成的PVA-碘复合体二维X射线衍射图，可以看出，随碘溶液浓度的升高与浸泡时间的延长(即：随PVA样品中碘离子浓度的升高)，PVA晶体的X射线衍射点逐渐变弱(绿色箭头所示)，而PVA碘复合体结晶的衍射则逐渐变强[45]. 在此需要再次申明，PVA碘复合体X射线衍射图中的衍射强度主要由碘离子提供.Fig. 192D X-ray diffraction patterns measured for the uniaxially oriented PVA samples dipped in the KI/I2 solutions with different concentrations for the different time. The vertical direction is parallel to the drawn direction. (Reprinted with permission from Ref.[45] Copyright (2015) American Chemical Society).在进行结构分析之前，需要注意到在图19中衍射图的子午方向上出现很强的平行横向条纹(streak line)，这种情况是由于柱状碘离子沿取向轴方向的排列高度是随机的，以图20说明，图20(a)为单独多碘离子模型的计算X射线衍射图，图20(b)为多碘离子平行但高度随机分布的计算X射线衍射图，图20(c)为PVA-多碘离子复合体样品测试所得X射线衍射图，可以看出，计算与实际测试所得的X射线衍射图具有很好的对应性，均表现为沿子午线方向的平行横向条纹衍射，说明在复合体中多碘离子沿取方向排布具有随机性.Fig. 20Simulation of X-ray diffuse scatterings observed for PVA-iodine complex: (a) isolated I3-, (b) randomly arrayed I3- ions, and (c) actually observed pattern (Reprinted with permission from Ref.[45] Copyright (2015) American Chemical Society).通过X射线研究结晶结构完全依赖于衍射信号，因此通过高分子-碘复合体的X射线衍射图只能确定碘离子的空间位置，但很难确定高分子链的排布，这也为高分子-多碘复合体的结构解析造成了一定的困难. 这种情况下，我们需要首先建立高分子基体的结晶模型，而后结合多碘离子的空间排布对复合体进行结构分析，从而建立复合体的结构模型，如图21所示.图21(a)为PVA结构模型，图21(b)为PVA多碘复合体结构模型.Fig. 21Crystal structures of (a) the original PVA and (b) the complex II. The large circles (purple color) are iodine atoms. The smaller circles (green color) are potassium atoms (Reprinted with permission from Ref.[45] Copyright (2015) American Chemical Society).进一步确认PVA与PVA-碘复合体晶体结构的空间关系，采用X射线垂直于分子链方向入射模式(end-pattern)进行研究，结果如图22所示，PVA碘复合体与PVA晶体中PVA分子链具有不同的空间排布模式. 以此上结果为根据，我们可以建立PVA与PVA碘复合体结构的关联性，这也可以为进一步分析复合体的形成过程提供理论支撑.Fig. 22Spatial relation of the crystal orientation between PVA and complex II derived from the X-ray end pattern (Reprinted with permission from Ref.[45] Copyright (2015) American Chemical Society).又如聚乳酸立构复合体的研究，在对其进行结构分析时，既要考虑PLLA与PDLA分子链的空间排布位置，也需要考虑2种分子链的相对比例，因为在2种分子链不同比例的情况下也可以形成同样结构的复合体晶体. Tashiro等[44]在前人工作的基础上，进一步研究了PLA立构复合体的晶体结构，提出了全新的PLLA和PDLA在立构复合体晶体中的随机排列模型(Random Packing Model)，如图23所示，并以此来解释当 PLLA与PDLA分子链不等量时也能形成立构复合体的问题.Fig. 23The random packing model of R and L chain stems within PLLA/PDLA stereocomplex (Reprinted with permission from Ref.[42] Copyright (2017) American Chemical Society).3.2在高分子材料极限力学性能预测方面的应用结晶高分子材料的表观力学性能往往与其结晶区的力学性能直接相关，也就是说随着结晶度的提高，高分子的力学性能也会随之增强. 而现如今绝大多数高分子材料的极限力学性能尚没有被真正地发挥出来，究其原因，一方面我们对于高分子材料认知以及其制备手段仍需进一步发展，另一方面我们也需要对高分子的极限力学性能进行预测以指导高分子材料产品的发展方向.取向高分子的受力过程可以简化为沿高分子链方向上的受力，因此高分子链的组成与构型构象会直接影响高分子的力学性能[51~56]. 以PLLA的α相为例，通过计算，其分子链在受力过程中主要发生主链沿轴向的扭转[52]. 高分子链的在晶格中的形态也是结晶结构解析中必不可少的信息. 因此在结晶结构解析成功建立的同时，如图24所示，可以使用得到的分子链结构此对晶体的力学性能进行预测.Fig. 24Molecular deformation calculated for PLLAα form chain subjected to a hypothetically large tensile force of 30 GPa (Reprinted with permission from Ref.[52] Copyright (2012) American Chemical Society).计算过程一般为：首先通过计算所得分子链在晶胞中的形态，进而计算出弹性常数张量矩阵(elastic constants tensor matrix)及柔度张量矩阵 (compliance tensor matrix) (图25)，基于这2个矩阵通过进一步的计算可以得到高分子链在垂直分子链主轴平面方向上的理论杨氏模量以及线性压缩率(linear compressibility)，如图26中所示为计算所得聚甲醛(POM)与PLLAα相的理论杨氏模量以及线性压缩率[46]. 以此，可以建立结晶性高分子材料的结构与力学性能之间的关系.Fig. 25Elastic constants tensor matrix and compliance tensor matrix of PLLAα form.Fig. 26Comparison in the calculated anisotropy of Young' s modulus and linear compressibility in the plane perpendicular to the chain axis among the PLLAα and δ forms and polyoxymethylene (POM) crystal (Reprinted with permission from Ref.[52] Copyright (2015) American Chemical Society).Tasaki等[54~56]研究了一系列不同亚甲基序列芳香族聚酯，发现链构象在偶数和奇数序列中有非常大的区别，如图27(a)和27(b)所示.图27(c)说明随着―CH2序列的增加，重复周期也随之呈线性增加，亚甲基序列长度可以对聚酯杨氏模量进行调控，亚甲基单元为5~6时，其杨氏模量达到最小值. 这一理论计算结果与使用X射线测试所得的杨氏模量值具有高度的吻合性，如图27(d)所示.Fig. 27Chain conformation with different mGTs (a) odd number (b) even number (c) repeating period of mGT on the number of methylene units m, and (d) comparation of the crystalline Young' s modulusEc of arylate polyester chains on the number of methylene segmental units by X-ray observed values and calculated values (Reprinted with permission from Ref.[56] Copyright (2014) Elsevier Ltd.).3.3高分子在外场作用下结构转变解析中的应用很多半结晶性高分子在外场作用下会发生结晶结构的转变，对于相转变过程中的结构演变研究是相变研究的基础和难点. 借助于晶体结构解析技术可以对相变过程进行预测.例如Tashiro等[19]分别对全同聚丁烯-1晶型Ⅱ和晶型I分别进行了晶体结构的精修，通过对2种晶型的所有空间群和衍射数据进行对比，发现P3¯低对称性空间群比高对称性R3c 空间群更适合晶型I，而晶型Ⅱ的空间群为P4b¯2，在2种结构中，向上的链和向下的链都是统计学上各有50%几率分布在晶胞内, 晶型I如图18所示. 随后通过电子衍射原位研究晶型Ⅱ到I的固-固转变过程，发现两相共有(110)晶面，相邻分子链会在转变中向相反方向移动，类似一种soft mode的转变模式，如图28所示，晶型Ⅱ晶格内相邻的分子链可以通过向相反的方向移动，最终在新的位置稳定，最终转换为晶型I. 以上相变过程的机理分析都是在基于it-PB-1晶体结构解析的基础上.Fig. 28Concrete structural change in the phase transition from form II to form I ofit-PB-1. In the route (a) the (11/3) helical conformation is kept up to the stage of the formation of hexagonally packed structure as a transient state. (Reprinted with permission from Ref.[19] Copyright (2016) American Chemical Society).又如聚乳酸存在α相、δ(α' )相、β相及γ相，围绕这些晶态结构的研究也一直是PLA研究中最重要的一环[18,33, 57~60]. 除γ相一般是由外延生长结晶法(epitaxial crystallization)得到外，其他几种晶相都是与通用PLA密切相关的. 随测试手段的不断进步，α相、δ(α' )相、β相的晶体结构的迷雾逐渐被揭开，从而为α→δ(α' )→β相的相转变及PLA立构复合体形成的研究提供了理论支持. Wasanasuk等[33,52,58,59]在一系列工作中利用同步辐射X射线及中子散射装置深入解析了α及δ(α' )相的晶体结构，如图29所示，其中PLA分子链在α相中以这一种准有序的(10/3)螺旋构象状态排列在晶胞单元中，而在δ(α' )中的(10/3)螺旋构象则更加无序. 而后，Wang等[60]对PLA的β相的晶体结构重新进行了系统的解析，对前人的解析结果进行了修正，并结合Wasanasuk等的研究结果对α→δ(α' )→β的在拉伸过程中相转变机理进行了探究，如图30所示.Fig. 29Helical conformations of the molecular chains of PLLAα form and δ form and the regular chain conformation (Reprinted with permission from Ref.[52] Copyright (2012) American Chemical Society).Fig. 30A schematic illustration of the tension-induced phase transition from theα form with a large single domain to the β form with the aggregated domains of smaller size via the δ form of the structurally disordered structure and smaller domains (Reprinted with permission from Ref.[60] Copyright (2017) American Chemical Society). 4总结与展望本文介绍了X射线衍射法在高分子晶体结构解析中的基本原理及实验方法和技巧等内容，概述了近些年来X射线衍射法在高分子晶体结构解析领域进展和相关应用. 在静态解析方面，介绍了高分子复合物的晶体结构的最新进展，通过对新合成高分子的晶体结构的解析或者传统高分子结构的重新修正，进而利用晶体结构的相关参数可以对材料的力学性能进行计算和预测. 动态研究方面，基于更为精确的晶体结构的建立，可以帮助我们从晶胞尺度基础上理解外场作用下高分子结晶和相变等过程，探明结构演变的机制. 对结晶性高分子来说，建立可信赖的高分子晶体结构在高分子研究领域都是必不可少的内容.如前文所说，现有高分子晶体结构的建立大多依赖于X射线衍射法，但X射线衍射法受限于衍射点数量少且比较弥散等因素的影响，要得到非常可靠的结构是很困难的. 随着同步辐射技术的发展以及高分辨率和灵敏度的探测器的进步，例如最新的EIGER探测器分辨率达到了75 µm × 75 µm，可以更有利于从静态和动态等方面研究高分子的晶体结构及外场下演变过程. 并且把振动光谱、核磁共振法、电子衍射、中子衍射以及计算机模拟的方法相结合，可以使我们从不同角度去揭示和理解高分子晶体结构信息. 在最新的文献中，Tashiro指出[14]，利用X射线衍射以及中子衍射技术的结合，可以给出晶体结构中重原子和轻原子的位置信息，得到更为精确的晶体结构. 随着表征手段和计算机领域的不断进步，建立更加准确高分子晶体结构可以使我们更深刻理解高分子各级结构的复杂性，也有利于阐明高分子材料的结构与性能之间的关系.参考文献1Strobl G.The Physics of Polymers.3th ed .New York:Springer,2007.166-2222Piorkowska E,Rutledge G C.Handbook of Polymer Crystallization.Hoboken, New Jersey:John Wiley & Sons, Inc,2013.31-673Hu Wenbing(胡文兵).Principles of Polymer Crystallization(高分子结晶学原理).Beijing(北京):Chemical Industry Press(化学工业出版社),2013.1-15.doi:10.1007/978-3-7091-0670-9_104Vasile C.Handbook of Polyolefins.2nd ed .New York:Marcel Dekker, Inc,2000.175-1825Lotz B,Miyoshi T,Cheng S Z D.Macromolecules.2017,50(16):5995-6025.doi:10.1021/acs.macromol.7b009076Tashiro K,Kobayashi M,Tadokoro H,Fukada E.Macromolecules,1980,13(3):691-698.doi:10.1021/ma60075a0407Men Y,Li L.Polymer Crystallization,2019,2(2):e10067.doi:10.1002/pcr2.100678Tadokoro H.Structure of Crystalline Polymers.Malabar.Florida:Robert E. Krieger Publishing Company,1990.19-1789Rosa C D,Auriemma F.Crystals and Crystalline in Polymers.Hoboken, New Jersey:John Wiley & Sons, Inc,2014.88-18410Alexander L L.X-ray Diffraction Methods in Polymer Science.New York:John Wiley & Sons, Inc,196911Mo Zhishen(莫志深),Zhang Hongfang(张宏放),Zhang Jidong(张吉东).Structure of Crystalline Polymers by X-Ray Diffraction(晶态聚合物结构与X射线衍射).2nd ed .Beijing(北京):Science Press(科学出版社),2010.146-206.doi:10.1016/j.carbpol.2010.05.00812Hohn T.International Table for Crystallography.5th ed .Netherlands:Springer,200613Wilson C C.Single Crystal Neutron Diffraction from Molecular Materials.Singapore:World Sci. Pub. Co. Pte. Ltd,2000.doi:10.1142/402914Tashiro K,Kusaka K,Hosoya T,Ohhara T,Hanesaka M,Yoshizawa Y,Yamamoto H,Niimura N,Tanaka I,Kurihara K,Kuroki R,Tamada T.Macromolecules,2018,51(11):3911-3922.doi:10.1021/acs.macromol.8b0065015Dorset D L.Structural Electron Crystallography.New York:Springer Science+Business Media,1995.95-133.doi:10.1007/978-1-4757-6621-9_416Hodgkinson P.Prog Nucl Magn Reson Spectrosc,2020,118-119:10-53.doi:10.1016/j.pnmrs.2020.03.00117Mehring M.Principles of High Resolution NMR in Solids.2nd ed .New York:Springer-Verlag Berlin Heidelberg,1983.1‒62.doi:10.1007/978-3-642-68756-3_218Zhang J,Tashiro K,Tsuji H,Domb A J.Macromolecules,2008,41:1352-1357.doi:10.1021/ma070607119Tashiro K,Hu J,Wang H,Hanesaka M,Saiani A.Macromolecules,2016,49(4):1392-1404.doi:10.1021/acs.macromol.5b0278520Tashiro K,Kusaka K,Yamamoto H,Hanesaka M.Macromolecules,2020,53(15):6656-6671.doi:10.1021/acs.macromol.0c0083921Ru J F,Yang S G,Zhou D,Yin H M,Lei J,Li Z M.Macromolecules,2016,49(10):3826-3837.doi:10.1021/acs.macromol.6b0059522Li X J,Zhong G J,Li Z M.Chinese J Polym Sci,2010,28(3):357-366.doi:10.1007/s10118-010-9015-z23Chen Y H,Yang H Q,Yang S,Zhang Q Y,Li Z M.Chinese J Polym Sci,2017,35(12):1540-1551.doi:10.1007/s10118-017-1990-x24Wang Y,Na B,Zhang Q,Tan H,Xiao Y,Li L B,Fu Q.J Mater Sci,2005,40(24):6409-6415.doi:10.1007/s10853-005-1746-925Yang S G,Chen Y H,Deng B W,Lei J,Li L B,Li Z M.Macromolecules,2017,50(12):4807-4816.doi:10.1021/acs.macromol.7b0004126Petermann J,Gohil R M.J Mater Sci,1979,14:2260-2264.doi:10.1007/bf0068843527Li L,Xin R,Li H H,Sun X L,Ren Z J,Huang Q G,Yan S K.Macromolecules,2020,53(19):8487-8493.doi:10.1021/acs.macromol.0c0145628Yoshiharu N,Shigenori K,Masahisa W,Takeshi O.Macromolecules,1997,30(20):6395-6397.doi:10.1021/ma970503y29Sikorski P,Hori R,Masahisa W.Biomacromolecules,2009,10(5):1100-1105.doi:10.1021/bm801251e30Yoshiharu N,Yasutomo N,Masahisa W.Macromolecules,2011,44(4):950-957.doi:10.1021/ma102240r31Davis G T,Mckinney J E,Broadhurst M G,Roth S C.J Appl Phys,1978,49(10):4998-5002.doi:10.1063/1.32444632Sugiyama J,Chanzy H,Maret G.Macromolecules,1992,25(16):4232-4234.doi:10.1021/ma00042a03233Wasanasuk K,Tashiro K,Hanesaka M,Ohhara T,Kurihara K,Kuroki R,Tamada T,Ozeki T,Kanamoto T.Macromolecules,2011,44(16):6441-6452.doi:10.1021/ma200662434Sun H.J Phys Chem B,1998,102:7338-7364.doi:10.1021/jp980939v35Shao J,Liu Y L,Xiang S,Bian X C,Sun J R,Li G,Chen X S,Hou H Q.Chinese J Polym Sci,2015,33(12):1713-1720.doi:10.1007/s10118-015-1715-y36Zhang Xiuqin(张秀芹),Xiong Zujiang(熊祖江),Liu Guoming(刘国明),Yin Yongai(尹永爱),Wang Rui(王锐),Wang Dujin(王笃金).Acta Polymerica Sinica (高分子学报),2014, (8):1048-1055.doi:10.11777/j.issn1000-3304.2014.1344437Li Xiaolu(李晓露),Wang Rui(王锐),Yang Chunfang(杨春芳),Dong Zhenfeng(董振峰),Zhang Xiuqin(张秀芹),Wang Dujin(王笃金),Wang Deyi(王德义).Acta Polymerica Sinica(高分子学报),2018, (5):598-606.doi:10.11777/j.issn1000-3304.2017.1719738Zhou W,Wang K,Wang S,Yuan S,Chen W,Konishi T,Miyoshi T.ACS Macro Lett,2018,7(6):667-671.doi:10.1021/acsmacrolett.8b0029739Chen W,Wang S,Zhang W,Ke Y,Hong Y L,Miyoshi T.ACS Macro Lett,2015,4(11):1264-1267.doi:10.1021/acsmacrolett.5b0068540Pan P,Yang J,Shan G,Bao Y,Weng Z,Cao A,Yazawa K,Inoue Y.Macromolecules,2012,45(1):189-197.doi:10.1021/ma201906a原文链接：http://www.gfzxb.org/thesisDetails#10.11777/j.issn1000-3304.2020.20258&lang=zh《高分子学报》高分子表征技术专题链接：http://www.gfzxb.org/article/doi/10.11777/j.issn1000-3304DOI：10.11777/j.issn1000-3304.2020.20258

我国高度重视可持续发展与气候变化问题，也向世界庄严承诺二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和。6月5日是世界环境日，由兴业银行、世界银行集团国际金融公司（IFC）和中国能源研究会联合举办，兴业研究公司兴业碳金融研究院承办的“2023双碳金融论坛”在北京举行。兴业银行党委书记、董事长吕家进在论坛致辞中表示，如期实现“双碳”目标任务异常艰巨，需要妥善处理降碳和增长有机统一等一系列重大课题。为了推动我国碳达峰、碳中和目标的实现，金融将在我国气候变化目标实现中起到重要作用。实现“双碳”目标仍面临挑战党的二十大提出，要以中国式现代化全面推进中华民族伟大复兴。“中国式现代化一个重要特征是人与自然和谐共生的现代化。为实现这一愿景，我国承担大国责任，实施‘双碳’战略，坚定不移走生态优先、绿色发展之路。”吕家进表示，“同时也要看到，我国碳达峰峰值高、碳中和时间短，而且我国传统产业体量大、占比高，工业化、城市化仍未完成，如期实现‘双碳’目标任务异常艰巨，需要妥善处理降碳和增长有机统一等一系列重大课题。在此过程中，包括金融机构在内的社会各界必须同题共答、群策群力。”近期，金融机构认真贯彻落实党中央关于主题教育的各项部署，坚持高标准、严要求、实举措，扎实推进主题教育各项工作全面展开，推动高质量发展不断取得新成效。吕家进表示：“通过深入开展学习贯彻习近平新时代中国特色社会主义思想主题教育，我们深刻认识到福建是习近平生态文明思想的重要孕育地和实践地。兴业银行根在福建，得风气之先，在国内较早探路绿色金融。”据了解，近年来，随着“双碳”战略深入推进，兴业银行持续推动集团全绿转型，打造绿色资产负债表，将业务重点从减污领域转向降碳领域，不断提升专业能力，去年专门成立碳金融研究院，实施绿色金融人才万人计划，在服务绿色发展、低碳转型之路上不断迈出新步伐。有关数据显示，截至2022年年末，兴业银行绿色融资余额超过1.6万亿元，其中绿色贷款超过6000亿元、位居股份制商业银行第1位，降碳领域贷款占比超过50%，取得较好经济效益和环境效益，连续4年蝉联MSCI公布的ESG评级A级。助力“双碳”战略和绿色发展的金融答案绿色金融是助力实现碳达峰、碳中和目标的重要途径。金融作为实体经济的核心和血脉，可以通过创新性制度安排，以市场化原则引导更多社会资本进入绿色低碳领域，为实现碳达峰、碳中和目标提供多元化、专业化、差异化金融服务。中国能源研究会理事长史玉波在论坛上表示，随着碳达峰、碳中和行动的深入推进，与绿色低碳技术攻关、绿色生产、绿色消费等有关的投融资需求将会大幅增加，给金融业带来新的业务增长点。金融机构一方面可以加大对清洁能源、绿色制造、绿色建筑、绿色交通等产业以及绿色低碳技术、碳捕捉、碳封存等项目的金融支持力度。另一方面应当积极支持钢铁、煤电、石油、化工、有色、建材等传统行业技术改造、设备更新、管理提升、产品优化和兼并重组，帮助其有效降低碳排放强度。吕家进表示，下一阶段，兴业银行将继续把“国之大者”作为“行之要务”，更好服务“双碳”战略和绿色发展。尤其要做好以下3个方面的工作：一是瞄准领先智库目标，深化碳金融研究。兴业银行碳金融研究院将以服务国家“双碳”战略为宗旨，以成为行业领先的绿色金融智库为目标，聚焦绿色金融、碳金融等重点领域，深入开展研究工作，为绿色金融发展提供更有前瞻性的研究成果，为政府部门及各类市场主体落实“双碳”战略提供更多智力支持，为全社会持续推进绿色低碳转型“破题开路”。二是贯彻柔性引才理念，搭建专业交流平台。兴业银行将发挥碳金融研究院的“人才飞地”作用、“双碳”金融论坛的交流平台作用，通过各种方式让不同领域、不同背景的专业人才聚在一起，相互交流思想，合力攻关课题，推动有关政策制定、金融创新和社会进步，为人才开展理论和实践创新营造良好环境。三是聚焦重点区域发展，加大绿色金融供给。兴业银行将深入开展调研，挖掘各地需求，把研究成果转化为业务发展，更加有力推动各地绿色低碳转型。

p　　透射电子显微镜(Transmission Electron Microscope, 简称TEM)，是一种把经加速和聚集的电子束透射到非常薄的样品上，电子与样品中的原子碰撞而改变方向，从而产生立体角散射。散射角的大小与样品的密度、厚度等相关，因此可以形成明暗不同的影像，影像在放大、聚焦后在成像器件(如荧光屏，胶片以及感光耦合组件)上显示出来的显微镜。/pp　strong　1 背景知识/strong/pp　　在光学显微镜下无法看清小于0.2微米的细微结构，这些结构称为亚显微结构或超细结构。要想看清这些结构，就必须选择波长更短的光源，以提高显微镜的分辨率。1932年Ruska发明了以电子束为光源的透射电子显微镜，电子束的波长比可见光和紫外光短得多，并且电子束的波长与发射电子束的电压平方根成反比，也就是说电压越高波长越短。目前TEM分辨力可达0.2纳米。/pcenterp style="text-align:center"img alt="" src="http://img.mp.itc.cn/upload/20170310/e4bcd2dc67574096b089e3a428a72210_th.jpeg" height="316" width="521"//p/centerp style="text-align: center "strong电子束与样品之间的相互作用图/strong/pp 来源：《Characterization Techniques of Nanomaterials》[书]/pp　　透射的电子束包含有电子强度、相位以及周期性的信息，这些信息将被用于成像。/pp　　strong2 TEM系统组件/strong/pp　　TEM系统由以下几部分组成：/pp　　电子枪：发射电子。由阴极，栅极和阳极组成。阴极管发射的电子通过栅极上的小孔形成射线束，经阳极电压加速后射向聚光镜，起到对电子束加速和加压的作用。/pp　　聚光镜：将电子束聚集得到平行光源。/pp　　样品杆：装载需观察的样品。/pp　　物镜：聚焦成像，一次放大。/pp　　中间镜：二次放大，并控制成像模式(图像模式或者电子衍射模式)。/pp　　投影镜：三次放大。/pp　　荧光屏：将电子信号转化为可见光，供操作者观察。/pp　　CCD相机：电荷耦合元件，将光学影像转化为数字信号。/pcenterimg alt="" src="http://img.mp.itc.cn/upload/20170310/077c0e70dca94509a9990ee4bf72b7c8_th.jpeg" height="359" width="358"//centerp style="text-align: center "strong透射电镜基本构造示意图/strong/pp 来源：中科院科普文章/pp　　strong3 原 理/strong/pp　　透射电镜和光学显微镜的各透镜及光路图基本一致，都是光源经过聚光镜会聚之后照到样品，光束透过样品后进入物镜，由物镜会聚成像，之后物镜所成的一次放大像在光镜中再由物镜二次放大后进入观察者的眼睛，而在电镜中则是由中间镜和投影镜再进行两次接力放大后最终在荧光屏上形成投影供观察者观察。电镜物镜成像光路图也和光学凸透镜放大光路图一致。/pcenterimg alt="" src="http://img.mp.itc.cn/upload/20170310/e9d4e63ae7de44bdb90ac7b937a15169_th.jpeg" height="333" width="422"//centerp style="text-align: center "strong电镜和光镜光路图及电镜物镜成像原理/strong/pp 来源：中科院科普文章/pp　　strong4 样品制备/strong/pp　　由于透射电子显微镜收集透射过样品的电子束的信息，因而样品必须要足够薄，使电子束透过。/pp　　试样分类：复型样品，超显微颗粒样品，材料薄膜样品等。/pp　　制样设备：真空镀膜仪，超声清洗仪，切片机，磨片机，电解双喷仪，离子薄化仪，超薄切片机等。/pp　　/pcenterimg alt="" src="http://img.mp.itc.cn/upload/20170310/57ee42cd8391437292cd04cc7bd24694_th.jpeg" height="296" width="406"//centerp style="text-align: center "strong超细颗粒制备方法示意图/strong/pp 来源：公开资料/pcenterimg alt="" src="http://img.mp.itc.cn/upload/20170310/2ddf2c80dbe34a069bc51a3595a55160_th.jpeg" height="325" width="404"/br/strong材料薄膜制备过程示意图/strong/centerp　　来源：公开资料/pp　strong　5 图像类别/strong/pp　　strong(1)明暗场衬度图像/strong/pp　　明场成像(Bright field image):在物镜的背焦面上，让透射束通过物镜光阑而把衍射束挡掉得到图像衬度的方法。/pp　　暗场成像(Dark field image):将入射束方向倾斜2θ角度，使衍射束通过物镜光阑而把透射束挡掉得到图像衬度的方法。/pcenterimg alt="" src="http://img.mp.itc.cn/upload/20170310/c458ccf5fa5c4ffa9cb948e2d28b76b0.png" height="306" width="237"/br/strong明暗场光路示意图/strong/centercenterimg alt="" src="http://img.mp.itc.cn/upload/20170310/701e2e4343ea4409b3afdd92e1717804.jpeg" height="318" width="294"/br/strong硅内部位错明暗场图/strong/centerp　　来源：《Characterization Techniques of Nanomaterials》[书]/pp　　strong(2)高分辨TEM(HRTEM)图像/strong/pp　　HRTEM可以获得晶格条纹像(反映晶面间距信息) 结构像及单个原子像(反映晶体结构中原子或原子团配置情况)等分辨率更高的图像信息。但是要求样品厚度小于1纳米。/pp　　/pcenterimg alt="" src="http://img.mp.itc.cn/upload/20170310/264c1d9b2f454ea9b8aa548033200a33.png" height="312" width="213"//centerp style="text-align: center "strongHRTEM光路示意图/strong/pcenterimg alt="" src="http://img.mp.itc.cn/upload/20170310/d53de1201a4e41948d4d095401c3dc3b.jpeg" height="234" width="321"/br/strong硅纳米线的HRTEM图像/strong/centerp　　来源：《Characterization Techniques of Nanomaterials》[书]/pp　　strong(3)电子衍射图像/strong/pp　　选区衍射(Selected area diffraction, SAD): 微米级微小区域结构特征。/pp　　会聚束衍射(Convergent beam electron diffraction, CBED): 纳米级微小区域结构特征。/pp　　微束衍射(Microbeam electron diffraction, MED): 纳米级微小区域结构特征。 br//pp　　/pcenterp style="text-align:center"img alt="" src="http://img.mp.itc.cn/upload/20170310/f6fc1e403ef74234af93d4f9979429cd.png" height="296" width="227"//ppstrong电子衍射光路示意图/strong/p/centerp　　来源：《Characterization Techniques of Nanomaterials》[书]/pcenterimg alt="" src="http://img.mp.itc.cn/upload/20170310/b0631c33d4b44f10bf9bdb0f908830c5.png" height="174" width="173"//centerp style="text-align: center "strong单晶氧化锌电子衍射图/strong/pcenterimg alt="" src="http://img.mp.itc.cn/upload/20170310/2ac3b6fb7b03421096ee3af0790b9acb.png" height="174" width="175"//centerp style="text-align: center "strongstrong无定形氮化硅电子衍射图/strong/strong/pcenterimg alt="" src="http://img.mp.itc.cn/upload/20170310/02f2f6c3980a4450a36bc7bbc36f10e5.png" height="174" width="170"/br/strong锆镍铜合金电子衍射图/strong/centerp　　来源：《Characterization Techniques of Nanomaterials》[书]/pp　　strong6 设备厂家/strong/pp　　世界上能生产透射电镜的厂家不多，主要是欧美日的大型电子公司，比如德国的蔡司(Zeiss),美国的FEI公司，日本的日立(Hitachi)等。/pp　　strong7 疑难解答/strong/pp　　strongTEM和SEM的区别：/strong/pp　　当一束高能的入射电子轰击物质表面时，被激发的区域将产生二次电子、背散射电子、俄歇电子、特征X射线、透射电子，以及在可见、紫外、红外光区域产生的电磁辐射。扫描电镜收集二次电子和背散射电子的信息，透射电镜收集透射电子的信息。/pp　　SEM制样对样品的厚度没有特殊要求，可以采用切、磨、抛光或解理等方法特定剖面呈现出来，从而转化为可观察的表面 TEM得到的显微图像的质量强烈依赖于样品的厚度，因此样品观测部位要非常的薄，一般为10到100纳米内，甚至更薄。/pp　　strong简要说明多晶(纳米晶体)，单晶及非晶衍射花样的特征及形成原理：/strong/pp　　单晶花样是一个零层二维倒易截面，其倒易点规则排列，具有明显对称性，且处于二维网格的格点上。/pp　　多晶面的衍射花样为各衍射圆锥与垂直入射束方向的荧光屏或者照相底片的相交线，为一系列同心圆环。每一族衍射晶面对应的倒易点分布集合而成一半径为1/d的倒易球面，与Ewald球的相贯线为圆环，因此样品各晶粒{hkl}晶面族晶面的衍射线轨迹形成以入射电子束为轴，2θ为半锥角的衍射圆锥，不同晶面族衍射圆锥2θ不同，但各衍射圆锥共顶、共轴。/pp　　非晶的衍射花样为一个圆斑。/pp　strong　什么是衍射衬度?它与质厚衬度有什么区别?/strong/pp　　晶体试样在进行电镜观察时，由于各处晶体取向不同和(或)晶体结构不同，满足布拉格条件的程度不同，使得对应试样下表面处有不同的衍射效果，从而在下表面形成一个随位置而异的衍射振幅分布，这样形成的衬度称为衍射衬度。质厚衬度是由于样品不同微区间存在的原子序数或厚度的差异而形成的，适用于对复型膜试样电子图象做出解释。/pp　　strong8 参考书籍/strong/pp　　《电子衍射图在晶体学中的应用》 郭可信，叶恒强，吴玉琨著 /pp　　《电子衍射分析方法》 黄孝瑛著 /pp　　《透射电子显微学进展》 叶恒强，王元明主编 /pp　　《高空间分辨分析电子显微学》 朱静，叶恒强，王仁卉等编著 /pp　　《材料评价的分析电子显微方法》 (日)进藤大辅，及川哲夫合著，刘安生译。/pp　　来源：中国科学院科普文章《透射电子显微镜基本知识介绍》/p

p　　据世界卫生组织统计，每年，有32亿人处于罹患疟疾的风险之中，导致约1.98亿例疟疾病例(不确定范围为1.24亿至2.83亿)以及估计发生58.4万例疟疾死亡病例(不确定范围为36.7万人至75.5万人)。而在欠发达地区的国家，这一疾病的患病率和死亡率出奇的高，每年有近百万人死于疟疾，研究人员估计全世界将近一半的人口有被感染的风险。其中很大一部分原因就是这些地区的专业疾病诊断人员的缺失。/pp style="TEXT-ALIGN: center"img title="8A1A4B8EF670E7B2198B764BCACD3497FCED2DB1_size163_w700_h525.jpg" style="HEIGHT: 338px WIDTH: 450px" border="0" hspace="0" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201711/noimg/a1d5ce7e-5e8e-49ea-abd3-69febdce02f0.jpg" width="450" height="338"//pp　　不过随着人工智能领域的发展，这一状况有望得到改善。近日，雷锋网了解到，中国公司麦克奥迪宣布与比尔梅琳达盖茨基金会支持的 Global Good 基金合作推出一款用于疟疾检测的显微镜EasyScan Go，这并不是一款普通的显微镜，而是用人工智能技术驱动的显微镜。运用自定义图像识别软件，EasyScan Go 能在 20 分钟内识别和计数血片中的疟疾寄生虫。/pp　　“疟疾是在显微镜切片上最难识别的疾病之一”, 戴维 · 比尔 (David Bell), Global Good 全球健康技术总监表示：“通过让实验室技术员操作人工智能显微镜，我们可以克服两个主要障碍用于对抗变异寄生虫——改善了病例管理中的诊断及标准化了跨地域和时间的识别。/pp　　这款合作开发的AI显微镜量产后将会大大降低疟疾检测的人工成本，欠发达地区运用人工智能显微镜可以自动化检测过程，有效缓解资源贫乏造成的专业人员短缺的现状。/p

电子探针作为显微形态观察及微区成分分析最有效的测试手段之一，在材料分析和地质地矿领域有着非常广泛的应用。但超轻元素的电子探针微区定量测试存在一系列难点，成为限制深入研究的桎梏，也是传统仪器厂商不敢轻易涉足的“雷区”。 岛津电子探针（EPMA-1720 和 EPMA-8050G） 针对超轻元素种种特性，岛津电子探针通过在硬件方面配置兼具高灵敏度和高分辨率的约翰逊型全聚焦分光晶体、采用独有的52. 5°高位特征X射线取出角以及人工合成的各类超轻元素专用分光晶体等全方位优化设计，使得岛津在超轻元素的测试上表现格外优异。 超轻元素分析的难点 电子探针作为微区分析仪器，是利用从试样内部微米级别体积范围内被高能聚焦的入射电子束激发出的特征X射线信号来进行元素的定性及定量分析。超轻元素的特征X射线具有波长长、能量低、易被试样基体吸收等特点，用电子探针精确分析时有如下难点： 1超轻元素的特征X射线质量吸收系数大，譬如在同样的基体中，超轻元素Be的质量吸收系数是Fe元素的几百甚或上千倍，这意味着样品中被激发出的超轻元素特征X射线在从试样内部出射的过程中更容易被基体吸收、衰减程度更大。 2超轻元素的特征X射线波长较长，容易受到其它元素的高次线重叠干扰。如图1所示，C的Ka明显易受到Mn、Ni等元素高次线的干扰。图1 C元素附近的干扰线 3超轻元素原子核外只有两个电子层，其特征X射线由外层电子向内层空位跃迁后产生。当超轻元素与其他元素结合时，外层电子会受到影响，这就造成了不同结合状态下，超轻元素的特征X射线峰位会有所偏移。图2为单质硼与氮化硼样品中B元素特征X射线峰位偏移情况。 图2 B和BN的峰形峰位偏移 4超轻元素的特征X射线波长较长，根据布拉格衍射公式：2dsinθ=nλ，需要晶面间距d更大的分光晶体，而天然矿物中已很难找到可对超轻元素分光的合适晶体。 岛津应对之道 1针对超轻元素特征X射线易被基体吸收的问题，岛津电子探针采用52.5°高位特征X射线取出角设计。 假设特征X 射线产品的深度为单位1 μm 时，取出角为40°的仪器相对于岛津52. 5°取出角，两者的出射路程差可达ΔL = b -a = 1 /sin 40° - 1 /sin52. 5° = 1. 556 - 1. 261 =0. 295 μm。可见，高取出角能够显著的缩短出射路程，极大的减轻超轻元素被基体吸收的程度 另外高取出角还能带来更好的空间分辨率、更少的二次荧光等优势。 2针对超轻元素特征X射线测试灵敏度的问题，岛津配置了兼具灵敏度和分辨率的全聚焦分光晶体。 罗兰圆的半径越大，对特征X 射线的分辨率越好，罗兰圆的半径越小，灵敏度会越好。如果使用半聚焦型的分光晶体，灵敏度和分辨率不能很好地兼顾，如果需要高灵敏度时，只能选择罗兰圆半径较小的分光晶体，同时把特征X 射线检测器前端的狭缝调大，但难免会造成分辨率的变差 而需要高分辨率时，则需要选择罗兰圆半径较大的分光晶体，同时把检测器狭缝缩窄，但会造成灵敏度的下降。而岛津电子探针采用统一4 英寸的全聚焦晶体，无需额外选择和设置，即可获得更好的灵敏度和分辨率。 3针对高次线的影响，岛津对每个分光谱仪使用256个通道的PHA（脉冲高度分析器，Pulse Height Analyzer）可以有效地过滤高次线的干扰。 图3 利用PHA过滤高次线对Be峰的干扰 4针对超轻元素波长较长的特点，岛津开发了超轻元素测试专用的大晶面间距的分光晶体（不同2d值）可供选择，如表1所示。 表1 岛津开发的超轻元素专用分光晶体 总 结 岛津电子探针完美地解决了微区中超轻元素的测试难题，可为材料分析中的微观机理研究提供有力数据支撑；在地学领域，对于研究矿床成因解释、矿产资源评价和新矿物的发现等具有重要意义。 撰稿人：赵同新、崔会杰

位于贵州省黔南州平塘县的500米口径球面射电望远镜FAST是世界上最大的射电望远镜，这是摄影记者站在约120米高度拍摄的工程实景。　一位施工人员正沿着施工平台钢梁小心爬行。　　当地生态环境良好，科研人员在路上拾到一只雏鸟。　　口径达500米的FAST可以观测到来自宇宙边缘的微弱电磁波，它将在未来20年-30年保持世界一流设备的地位。　　窥视宇宙的超级大&ldquo 锅&rdquo 　　这是全世界有史以来最大的一口锅。重达数万吨，锅口面积大约相当于25个标准足球场的总和 假如用它满满煮上一锅饭，足够全世界70多亿人聚在一起吃上3天。　　这口锅坐落在中国贵州，仍处在建造阶段。　　当然，这口被全世界科学家称为FAST的&ldquo 锅&rdquo 并非为煮饭建造，它是一台巨大的射电望远镜。对于多数普通人来说，这是一个陌生的名词，但在天文学界，它已存在并且被高度依赖超过80年。超级大锅FAST，则正是迄今为止人类建造的最大一部射电望远镜。　　按照搜索、观测的电磁波波长分类，天文望远镜大致可分为三大类：X射线天文望远镜――用于观察宇宙X射线，比如著名的&ldquo 昌德拉&rdquo 太空望远镜 可见光天文望远镜――以可见光为工具观察宇宙，最有名莫过于伟大的&ldquo 哈勃&rdquo ，以及&ldquo 哈勃&rdquo 的继任者、未来几年将升空的&ldquo 韦伯&rdquo 太空望远镜 射电望远镜――通过捕捉和分析太空中的无线电波来观察太空，例如美国&ldquo 阿雷西博&rdquo 射电望远镜。　　从广义上看，曾经在2013年拍摄到婴儿时期宇宙照片、并发现暗能量的威尔金森微波各向异性探测器(WMAP)也属于射电望远镜。在此之前，20世纪60年代，天文学家借助于射电望远镜做出了四项重要发现：脉冲星、类星体、宇宙微波背景辐射、星际有机分子。　　上天无路，入地有门　　从观测效果考虑，为了避免大气层的干扰，天文望远镜最好的&ldquo 居住地&rdquo 莫过于太空。但与另外两类望远镜相比，射电望远镜在同样面积上收集到的电磁波能量更弱(有人计算过，80年来全世界所有射电望远镜收集到的能量还不够翻动一页书)，因此，它需要更大的面积来收集来自太空的信息。正因如此，当&ldquo 哈勃&rdquo 与&ldquo 昌德拉&rdquo 相继奔赴太空之时，射电望远镜却只能在地面上望尘兴叹――现在的技术还不足以把口径达到数十米乃至上百米的大型望远镜搬到天上去。　　幸好，与另外两种望远镜相比，射电望远镜观测的是波长较大的电磁波，受大气层的干扰相对较小。在地面上，科学家需要做的就是尽可能收集更大数量的电波，以提高射电望远镜的灵敏度 而达到这一目的的唯一途径，就是增大望远镜的工作面积。　　在FAST之前，最大的射电望远镜是前文提到的&ldquo 阿雷西博&rdquo ，口径达350米，但&ldquo 阿雷西博&rdquo 是固定望远镜，不能调整望远镜方向以对准某一既定目标，因此只能扫描天空中的一个带状区域，而且由于地球转动，它不能连续观察同一目标。在&ldquo 阿雷西博&rdquo 之外，因自身重力及风力引起望远镜形变的限制，传统全可调望远镜的最大口径只能达到100米。　　二十年磨一剑　　1995年，北京天文台和国内20余所大学和研究所联合成立了大型射电望远镜中国推进委员会，提出利用贵州喀斯特地形，建造500米口径球面射电望远镜FAST(Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope)的概念，台址确定在贵州省黔南州平塘县克度镇金科村的&ldquo 大窝凼&rdquo 洼地。FAST工程的预研究历时13年，直到2007年7月10日才正式立项。2011年3月25日，FAST工程正式开工建设，预计2016年9月建成。　　2014年7月17日上午11时， FAST建造工程安装了第一根主索，反射面索网安装工程正式实施――这是安装整个望远镜镜面框架的第一步。由于镜面太大(面积达30个标准足球场的总和)，必须有一个承载整个镜面的基架，它由具有超高抗疲劳性能、钢筋结构的索网组成――单是作为基架的索网，总重量就达到1300余吨。全部索网结构都必须在高空中拼装，整个索网安装工程预计将耗时六个月。　　&ldquo 哈勃&rdquo 、&ldquo 昌德拉&rdquo 等太空望远镜都使用陀螺仪控制望远镜镜头方向，而FAST将采用机器人控制、轻型索电力拖动，牵引着500米口径、重达万吨的望远镜镜面，实现镜头方向定位――这就可以让望远镜全天候工作，并且能够在受控条件下观察任意一个太空方位。　　眺望宇宙边缘　　1960年，英国剑桥大学卡文迪许实验室的马丁?赖尔利用干涉原理发明&ldquo 综合孔径射电望远镜&rdquo ，大大提高了射电望远镜的分辨率。其基本原理是：用相隔两地的两架射电望远镜接收来自同一天体的无线电波，两束波进行干涉，其最高等效分辨率将等同于一架口径相当于两地之间距离的单口径射电望远镜。当前，射电天文学领域已经利用这一技术把遍布全球的射电望远镜综合起来，获得了等效口径相当于地球直径量级的射电望远镜。赖尔因为此项发明获得1974年诺贝尔物理学奖。　　或许有人会问：既然这项技术已经让科学家拥有了&ldquo 等效口径相当于地球直径量级&rdquo 的射电望远镜，那么建造口径仅仅为500米的FAST还有什么意义?　　提出这一问题的朋友混淆了两个概念，那就是望远镜的&ldquo 灵敏度&rdquo 和&ldquo 分辨率&rdquo 。&ldquo 综合孔径射电望远镜&rdquo 技术仅仅能够提高射电望远镜的分辨率，但假如相隔两地的两架射电望远镜灵敏度不够高，那么这一技术根本派不上用场――这好像是警方破案，全国联网通缉固然可以迅速找到犯人，但之前确定犯人是谁，仍要依靠某一特定公安局――其破案能力就如同射电望远镜的灵敏度。迄今为止，提高射电望远镜灵敏度的唯一方法，依然是增加收集宇宙电波的镜面面积。从理论上说，口径达500米的FAST可以观测到来自宇宙边缘的微弱电磁波。正因如此，中国科学家才敢说，作为世界最大的单口径望远镜，FAST将在未来20年-30年保持世界一流设备的地位。

蓝相液晶(BPLCs)以其独特的周期结构、多刺激响应及实时可重构性等特点而具有优异的光学性能，在传感、显示及防伪等方面有着巨大的应用前景。蓝相液晶由于其带隙窄，光学性能优异可用于低阈值激光器。目前蓝相液晶激光器的研究主要聚焦在外界刺激下（如光、电、热、力等）激光波长的可调节性，而对蓝相激光器工作温度的研究尚且不足。由于BPLCs窄的温度窗口，其相应激光器的工作温域大概在3-4℃。聚合物稳定蓝相（PSBP）体系的采用已经极大拓宽了蓝相液晶的温度窗口至500度，但目前所报道的蓝相激光器的最宽工作温域不超过36 ℃。“蓝相液晶温域”与“蓝相激光工作温域”的大差异可能与所用聚合物稳定蓝相体系不合适的聚合程度（通常大部分体系可聚合液晶组分 10 wt%）有关，导致其差的结构稳定性；而对BPLCs带隙与荧光信号之间匹配性的不充分理解也限制了新颖蓝相宽温域激光器的发展。 为解决上述问题，中科院理化所仿生材料与界面科学中心江雷院士、王京霞研究员团队在前期工作中制备得到了具有宽温域（-190℃~360℃）的聚合物稳定蓝相液晶 (Nat. Commun. 2021, 12 (1), 3477.)；通过调节所制备的蓝相液晶带隙中心、染料有序度参数、谐振腔质量以及泵浦光能量，在染料掺杂蓝相液晶(C6-BPLCs)谐振腔中实现了可控的单模、双模、三模及四模面发射激光（Adv. Mater. 2022, 34 (9), 2108330.）；并且利用所制备的蓝相液晶为模板，制备得到了高分辨的多色彩蓝相液晶活图案(Adv. Funct. Mater. 2022, 32 (15), 2110985.)。 近日，该研究团队通过调控所制备聚合物稳定蓝相液晶的可聚合液晶单体含量（30 wt% C6M），形成了稳定的蓝相聚合物支架，将该聚合物稳定蓝相体系掺杂染料（DD-PSBPLCs）后，获得宽工作温域的蓝相液晶激光器（25-230 ℃）。该研究表明，宽的BP激光温域源于所用稳定的聚合支架体系，在整个激光温域范围内提供了稳定的反射信号和荧光信号，且在整个过程中始终保持了反射带隙与荧光信号的匹配性；而体系中的非聚合组分在温度变化过程中产生相变，使得组成的多组分性（25.0-67.5 ℃：蓝相与微量胆甾共存；67.5-72.2 ℃：蓝相体系；72.2-230. 0 ℃：蓝相与微量各向同性共存）又赋予了该蓝相激光器可重构的性能，实现了激光阈值随温度呈现U型变化、可逆的激光波长及在相变点（约70 ℃）明显的激光增强效应。此外，该工作还对比了单畴蓝相与多畴蓝相激光器的工作温域，原位表征了变温过程中反射信号、荧光信号、量子效率、荧光寿命、POM及Kossel结构的变化，对其宽温域激光发射做出了合理的解释。这项工作不仅为宽温域蓝相激光器的设计提供了新思路，而且在创新性微观结构变化方面为新型多功能有机光学器件提出了重要见解。 相关研究结果以Over 200 ℃ Broad Temperature Lasers Reconstructed from Blue Phase Polymer Scaffold为题发表在Advanced Materials上。 该文章通讯作者为中科院理化所王京霞研究员和金峰副研究员。中科院理化所博士生陈雨洁和郑成林为文章共同第一作者。工作中相关蓝相液晶晶格结构的表征是由上海高能所李秀宏研究员协助完成，中科院理化所江雷院士为本研究提供了专业指导和帮助。 该研究得到了中华人民共和国科学技术部、国家自然科学基金和中国科学院荷兰研究项目的支持。 图1.含30 wt%可聚合液晶单体DD-PSBPLCs的光学表征。（A）所制备单畴样品在宽激光温域范围微结构的变化图示；（A1）相应的单畴样品光学照片。聚合后单畴DD-PSBPLCs (110)晶面的（B）TEM图，（C）Kossel图及（D）Syn-SAXS图。样品在25-230 ℃的（E）反射光谱，（F）荧光光谱，（G）染料的光致发光衰减曲线及（H）染料不同温度下的发射激光。（I）本工作与文献中蓝相液晶激光器工作温域的比较。 图2.DD-PSBPLCs宽的激光温域及在不同温度下的光学表征。（A，B，C，E）单畴样品，25-230 ℃；（D）多畴样品；25-160 ℃。（A）发射光谱，泵浦能量：1.00 μJ/pulse, 插图：POM 照片。（B）荧光光谱。（C）不同温度下，反射光谱与荧光光谱的相对位置关系。（D）发射光谱，泵浦能量：1.20 μJ/pulse, 插图：POM 照片。（E）R-POM图。DD-PSBPLCs 宽的激光温域源于稳定的聚合物支架体系，在宽的温度范围内提供了稳定的反射带隙及荧光信号。 图3.升降温过程中DD-PSBPLCs的激光阈值及相转化。（A，D，E）单畴样品，温域：25 - 230 °C，（B,F）多畴样品，温域：25 - 160 °C，升降温速率：12 °C/min。（A）单畴样品和（B）多畴样品不同温度下的激光阈值。（C）单畴样品的DSC测试，插图：放大图，氮气氛围下，10 °C/min。（D）单畴样品原位升降温过程中带隙（插图：反射强度）与温度的关系。（E，F）原位降温过程中样品的T-POM图，红色圈：放大图。单/多畴样品均在65 ℃析出，表明未聚合物组分的相变是影响DD-PSBPLCs激光性能的主要原因之一。 图4. DD-PSBPLCs温度变化过程中激光行为可能的解释及原位可逆的激光行为。（A）DD-PSBPLCs激光行为的机理图示，（A1）大部分的BPI晶格牢牢的被聚合物网络锁住且规则分布，除少量未被聚合物网络稳定的胆甾相（Ch相）；（A2）在相变前（约70 ℃）体系略微膨胀，且Ch相在达到相变点时消失，转化为BP相；（A3）温度进一步升高，超过相变点（72.5 ℃）时，BPI晶格中的一些LC分子就会跑出来，并以各向同性相(ISO)存在，导致BPI晶格的连续收缩。（B）-（E）单畴DD-PSBPLCs在30-100 ℃过程中原位可逆的激光性能及增强效应。（B）加热过程；（C）冷却过程；（D）激光波长或（E）发射强度与温度的关系，激发功率：1.17 μJ/pulse，升降温速率: 12 °C/min, ΔT=10 °C。（F）x，y，z三个正交方向的发射光谱。（G）单畴样品右/左圆偏振（R/LCP）激射光谱测试。 图5.单畴DD-PSBPLCs加热过程中的原位Kossel表征。（A）原位Kossel图（A1）及其相应的图示（A2），加热速率：12 ℃/min。（B）BPI晶格尺寸及Kossel随温度变化的图示，其中R表示Kossel图中(110)晶面中心圆的半径，红色虚线圆圈表示视野范围。（C）原位升温过程中R及反射中心波长（λ）与温度（T）的关系，实线表示拟合的直线。 　原文链接 https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202206580