[发明专利]一种应用于纳米粒子外加场驱动自组装的透射电镜原位样品杆

说明书

本发明公开了一种应用于纳米粒子外加场驱动自组装的透射电镜原位样品杆，属于原位透射电镜所用的样品杆领域。所述原位样品杆包括杆身、手握柄和样品台。杆身由同轴的前端细杆和后端粗杆构成，杆体内设有电缆以及液体导管，手握柄末端设有密封连接器，供电缆以及液体导管进出；样品台位于杆头，包括密封样品室、微型电磁铁及PCB电路板。PCB电路板通过多个电极与样品台相连，实现电场的施加，微型电磁铁固定在样品台上。本发明可以实现按照实验需要选择可调控的电场和磁场的组合，密封样品室可以为自组装提供所需要的液体环境，从而实现纳米粒子的外场驱动自组装及其过程的观测。

技术领域

本发明涉及透射电子显微镜配件及纳米材料测量研究领域，属于微纳米材料测量研究领域，具体地，涉及一种应用于纳米粒子外加场驱动自组装的透射电镜原位样品杆。

背景技术

透射电子显微镜是当前材料科学研究领域中的一种重要工具，借助它可以获取材料的小于0.2um尺度的微观形貌、结构、位向等信息。透射电子显微镜中的原位技术是当前迅速发展的一个研究领域，其优点为：可以在微观尺寸条件下实时观察材料和器件的各种结构变化和物理性质，有利于研究材料和器件的宏观性能和使用效果。高真空的实验环境原本很大程度上制约了它在液体领域的应用，但近年来衍生出基于液体池芯片的原位TEM技术原位透射电镜技术作为实时和高空间分辨观测工具,正逐渐成为原位透射电镜技术中完善化学过程监测、剖析机理、研究材料构效关系,进一步提升材料性能的有力手段。

纳米粒子自组装超结构(superstructure)是指由纳米粒子经由一定的堆积模式搭建而成的组装结构，包括超晶格阵列(superlattice)、超晶体(supercrystal)、超粒子(superparticles,SPs)，通常具备既不同于纳米粒子也不同于同质块体材料的集体性能，如增强导电性、振动一致性、级联催化、增强各向异性等随着对纳米粒子形貌和尺寸的控制越来越成熟，由高度单分散的纳米粒子(粒径偏差≤5％)自组装而成具有规则晶格结构的超结构成为了可能，并受到越来越多的关注。

纳米材料学家通过“人造块体”的概念来构建纳米粒子自组装超结构，以纳米粒子为“人造原子”通过粒子间的相互作用力搭建具有不同堆积模式的超晶结构。作为一种“自下而上”构建材料的制备方法，纳米粒子的自组装技术可以实现材料器件的大面积制备。在透射电子显微镜中构建微型纳米实验室,配合各种外场的施加，进行纳米粒子外加场驱动自组装的原位可视化研究,获取过程中材料的微观形貌和结构信息,并助力理解反应动态本质。因此研发制作一种应用于纳米粒子外加场驱动自组装的透射电镜原位样品杆意义非凡。

发明内容

为了解决上述问题，本发明展示了一种应用于纳米粒子外加场驱动自组装的透射电镜原位样品杆。可以满足将液体与电镜中高真空环境隔离开来以便对其施加可控的电场与磁场，实时观察和控制反应进行，便于研究纳米粒子外加场驱动自组装的原位可视化，获取过程中材料的微观形貌和结构信息,并助力理解反应动态本质。

为了达到上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种应用于纳米粒子外加场驱动自组装的透射电镜原位样品杆，包括杆身、手握柄和样品台；所述杆身包括同轴的前端细杆和后端粗杆；

所述杆身的后端粗杆与手握柄相连，手握柄末端设有密封连接器；手握柄内部中空，尾部的密封连接器将电源电缆引入后，通过手握柄内部的分线接头将电源电缆分成两股电缆；

所述样品台位于杆身最前端，包括密封样品室、微型电磁铁以及PCB电路板；密封样品室中的气密性腔室有液体导管的进出口；杆身为中空结构，其内部设有流入液体导管和流出液体导管；所述流入液体导管通过手握柄上的密封连接器与外界液体泵联通，液体通过导管到达设有液体进出孔的气密性腔室，再通过流出液体导管流出样品杆，进而实现液体的循环流动；