密苏里大学增加了专用电子显微镜的新设备

20 多年来，密苏里大学机械和航空航天工程副教授马特·马施曼 (Matt Maschmann ) 一直致力于研究需要专门技术——电子显微镜——才能被人眼看到的材料。

“当我们处理在纳米级相互作用的材料时，如果没有电子显微镜的帮助，我们无法从物理上看到正在发生的过程，例如电池的充电和放电，”Maschmann 说。

现在，在国家科学基金会为期两年的 80 万美元拨款和大学额外 30 万美元的支持下，Maschmann 和密歇根大学的一组研究人员正在从 Protochips 购买新设备，这将使研究人员能够同时进行科学实验在 Thermo Fisher Scientific Spectra 300 透射电子显微镜 (TEM) 的镜头下实时观察反应，该显微镜位于Roy Blunt NextGen Precision Health 大楼的电子显微镜核心(EMC) 设施中。

“TEM 能够让研究人员以高达原子分辨率的方式观察反应和材料变化，这太棒了，”Maschmann 说。“但是在 TEM 环境中进行实验具有挑战性，因为只有少量材料可以装入 TEM 室，并且系统在高真空环境中运行。传统上，研究人员会获取材料在实验前后的 TEM 图像，这让他们可以对材料发生变化的原因和方式做出有根据的假设。”

Maschmann 说，有了新设备，研究人员将能够通过实时观察整个实验的进行，从而更好地了解材料结构最基本层面上发生的事情。他说，他们还可以使用新设备在电子显微镜内的三种不同环境——液体、气体或真空中进行实验。这些新功能将使他们能够探索和观察不同的材料如何对不同的环境刺激(如热或电)做出反应。

“例如，我们将能够检查纳米材料的成分，一直到原子水平，”Maschmann 说。他在 MU 的一位同事。“我们可以通过观察原子的移动来获得详细的测量结果，甚至可以确定原子是什么元素。”

新设备还包括主动图像稳定功能，可防止图像在研究人员跟踪反应时移动、模糊或失焦。

“如果我们没有那个 [主动图像稳定]，这将是这些类型实验的一个大问题，”Maschmann 说。“例如，如果我们快速加热一种材料，它就会膨胀并移动。因此，如果我们原来的视野只有几百纳米，一旦施加热量，我们感兴趣的区域就会超出我们原来的视野范围。因此，我们可能会错过我们打算观察的反应。”

在这个材料科学水平上还有很多有待探索的地方，Maschmann 很高兴看到这种新设备可以提供机会来帮助推进 MU 及其他地区的科学研究。EMC 设施可用于支持 UM 系统四所大学中任何一所大学的教职员工进行的科学研究，其中包括用于 TEM 的新设备，他说。

该赠款还强调了 EMC 与MU 材料科学与工程研究所(MUMSI) 之间的跨学科合作。MUMSI 于 2021 年作为 MU 工程学院和 MU 艺术与科学学院之间的合作伙伴关系成立，其目标是促进整个大学围绕材料研究和工程教育的合作。Maschmann 也是 MUMSI 的联合主任。

“MRI：用于原位和操作中透射电子显微镜实验的主动支架的采集”，由国家科学基金会 (2216026) 授予。MU 的 Matthias J. Young、Xiaoqing He、Jaewon Lee 和 Maria Mills 也参与了该项目。内容完全由作者负责，并不一定代表资助机构的官方观点。