蔡司Gemini技术30周年特辑 | 对话中国科学技术大学龚明教授

Release time: 2023-12-21


蔡司 Gemini 电子光学技术(以下称蔡司 Gemini技术)诞生以来,持续帮助用户轻松实现亚纳米分辨率的成像和分析工作。

正值蔡司 Gemini 技术诞生30周年,跟随蔡司一起走进龚明教授与蔡司场发射扫描电镜GeminiSEM系列的研究之旅。

▲中国科学技术大学工程与材料科学实验中心副主任,材料显微分析实验室主任,安徽省电镜学会副理事长龚明教授

问题1  蔡司场发射扫描电镜在您的工作和研究中提供了哪些帮助?

我们的蔡司场发射扫描电镜GeminiSEM 500安装使用已经有6年多,每年为学校内外的老师和同学的服务时间都在2000小时以上。我们在该设备上完成了很多工作,不仅为学校的多个课题组,包括院士课题组提供服务支撑,还共享机时来支持有需要的工业客户。

此外,蔡司在合肥配备了本地化应用和服务工程师。有了这样的技术和服务支撑,我们在全国高校中率先开设研究生扫描电镜实验培训课,让学生能与国际接轨,培养他们的动手能力和独立操作大型设备用于解决科研问题的能力。完成课程的同学不仅能够获得相应的学分,同时能获得认证资格证书。他们到了中科院的各个研究所后,凭这个证书就能直接获得所里扫描电镜的上机资格,这使得我们的课程非常受欢迎。

问题2  您最喜欢蔡司场发射扫描电镜的哪些特点?

我觉得蔡司Gemini技术是电镜技术上的一次革命。传统扫描电镜中电子束在镜筒里需要经过多次汇聚,再聚焦到样品表面进行扫描成像,而Gemini镜筒的平行电子束技术可以说是对传统认知的颠覆,在保证束流的同时,还具备很优异的分辨率。Gemini技术推出后,我们作为客户从感到新奇到认知认可,再到现在已经是作为蔡司的独特之处深入人心。

除了Gemini镜筒的优势,还具有一个足够大的样品仓室和对应的多个法兰接口,这使得我们可以很灵活的在电镜里搭载一些第三方附件。比如蔡司场发射扫描电镜GeminiSEM 500上就有能谱和EBSD,以及我们自己开发的原位拉伸加热台等,进行原位力学和原位EBSD实验都非常方便和安全,给了客户很多后期功能扩展和开发的选择。

 

▲龚明教授团队自研的原位拉伸加热台

问题3  您利用蔡司场发射扫描电镜取得了哪些工作成果?

一、聚焦生物材料力学行为的研究

此工作为制备高强高韧的仿生复合材料提出了一条新的路径,同时也为抗冲击结构的优化设计提供了一种思路。

▲借助蔡司场发射扫描电镜GeminiSEM500获取的典型攻击类生物“螳螂虾”尾刺外骨骼与典型防御类生物“寄居蟹”穹顶状左螯的内部微结构和成分信息,揭示了微结构中存在的增韧机制

二、聚焦镍基高温合金和形状记忆合金研究

研究镍基高温合金特殊胞状晶结构强化合金的微观机理,揭示不同工艺方案下合金的变形机制、缺陷萌生和发展的基本规律,和最终失效破坏的机理。

此工作获得了中国科大“双创”基金立项支持,先后获得第七届安徽省“互联网+”大学生创新创业大赛金奖和第七届中国国际“互联网+”大学生创新创业大赛”铜奖

▲通过3D打印镍基高温合金的原始状态和变形后的微观形貌、结构和缺陷信息

三、23年第十届中科大全国显微摄影比赛

  获奖作品

《花开不并百花丛,独立疏篱趣未穷》

本作品揭示了锌酸盐离子饱和致使电极表面钝化是碱性水系锌金属电池失效的原因

这一形貌图犹如绽放的“鲜花”,如作品名称诗句所言,百花在春光明媚的时节盛开,独有菊花挺立在凌厉的风霜之中,不与百花争妍斗艳。

▲钝化后的锌电极,生成了氧化锌团簇

四、23年第十届中科大全国显微摄影比赛

  获奖作品

《一花一世界,一叶一菩提》

本作品中的部分纳米线聚在一起形成了纳米片,经过手绘上色处理后,犹如一幅菩提花果的水墨画。

▲样品为泡沫镍基体上生长的Co₃O₄纳米线结构

参考文献

Wu, K., et al., Discontinuous fibrous Bouligand architecture enabling formidable fracture resistance with crack orientation insensitivity. PNAS, 2020. 117(27): p. 15465-15472. https://doi.org/10.1073/pnas.2000639117

无锡灵恩机电设备有限公司是蔡司工业测量代理,主要经营蔡司三坐标、蔡司三维扫描仪(3D扫描仪)、蔡司工业CT以及蔡司工业显微镜等。电话热线:4009699806。

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