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Revealing Dynamic Processes of Materials in Liquids Using Liquid Cell Transmission Electron Microscopy

The recent development for in situ transmission electron microscopy, which allows imaging through liquids with high spatial resolution, has attracted ...

Lawrence Berkeley National Laboratory

&#x5F62;&#x72B6;&#x63A7;&#x5236;&#x5408;&#x6210;&#x7684;&#x91D1;&#x7EB3;&#x7C73;&#x7C92;&#x5B50;&#x5728;&#x6DF1;&#x5171;&#x6676;&#x6EB6;&#x5242;&#x4E2D;&#x7535;&#x50AC;&#x5316;&#x7ED3;&#x6784;&#x529F;&#x80FD;&#x5173;&#x7CFB;&#x7684;&#x7814;&#x7A76;&#x4E2D;&#x3002;

Shape-controlled synthesis of gold nanoparticles in deep eutectic solvents for studies of structure-functionality relationships in electrocatalysis.

Forme contr&ocirc;l&eacute;e de synth&egrave;se de nanoparticules d&#39;or dans des solvants pour l&#39;&eacute;tude des relations structure-fonction &agrave; &eacute;lectrocatalyse eutectiques profonds.

Shape-gesteuerte Synthese von gold-Nanopartikeln in Tiefe eutektische L&ouml;sungsmittel f&uuml;r Studien der Struktur-Funktionalit&auml;t Beziehungen in Electrocatalysis.

Forma controllata sintesi di nanoparticelle d&#39;oro in solventi eutettici profondi per gli studi delle relazioni struttura-funzionalit&agrave; in elettrocatalisi.

&#x96FB;&#x6975;&#x89E6;&#x5A92;&#x69CB;&#x9020;&#x6A5F;&#x80FD;&#x95A2;&#x4FC2;&#x306B;&#x95A2;&#x3059;&#x308B;&#x7814;&#x7A76;&#x306E;&#x6DF1;&#x3044;&#x5171;&#x6676;&#x6EB6;&#x5A92;&#x4E2D;&#x306E;&#x91D1;&#x30CA;&#x30CE;&#x7C92;&#x5B50;&#x306E;&#x5F62;&#x72B6;&#x5236;&#x5FA1;&#x5408;&#x6210;&#x3002;

Electrocatalysis&#xC758; &#xAD6C;&#xC870;-&#xAE30;&#xB2A5; &#xAD00;&#xACC4; &#xC5F0;&#xAD6C;&#xC5D0; &#xB300; &#xD55C; &#xAE4A;&#xC740; &#xACF5; &#xC735; &#xC6A9; &#xC81C;&#xC5D0; &#xAE08; &#xB098;&#xB178; &#xC785;&#xC790;&#xC758; &#xBAA8;&#xC591; &#xC81C;&#xC5B4; &#xD569;&#xC131;.

Forma controlada la s&iacute;ntesis de nanopart&iacute;culas de oro en profundo eut&eacute;cticas solventes para estudios de las relaciones estructura-funcionalidad en Electrocat&aacute;lisis.

&#x751F;&#x957F;&#x7684;&#x80F6;&#x4F53;&#x7EB3;&#x7C73;&#x6676;&#x7ED3;&#x6784;&#x7684;&#x7EB3;&#x7C73;&#x7C92;&#x5B50;&#x9644;&#x4EF6;&#x7ECF;&#x5E38;&#x62A5;&#x544A;&#x8BF4;&#x7531;&#x5355;&#x4F53;&#x9644;&#x4EF6;&#x4F5C;&#x4E3A;&#x5E38;&#x89C4;&#x7684;&#x589E;&#x957F;&#x7684;&#x66FF;&#x4EE3;&#x65B9;&#x6CD5;&#x3002;&#x7136;&#x800C;&#xFF0C;&#x5373;&#x7EB3;&#x7C73;&#x9644;&#x4EF6;&#x663E;&#x5FAE;&#x955C;&#x4E0B;&#x6536;&#x76CA;&#x7684;&#x673A;&#x5236;&#x4ECD;&#x4E0D;&#x6E05;&#x695A;&#x3002;&#x6211;&#x4EEC;&#x62A5;&#x544A;&#x5B9E;&#x65F6;&#x4F20;&#x8F93;&#x7535;&#x5B50;&#x663E;&#x5FAE;&#x955C; (TEM) &#x6210;&#x50CF;&#x89E3;&#x51B3;&#x65B9;&#x6848;&#x751F;&#x957F;&#x7684; Pt (3) &#x94C1;&#x7EB3;&#x7C73;&#x68D2;&#x4ECE;&#x7EB3;&#x7C73;&#x7C92;&#x5B50;&#x6784;&#x5EFA;&#x57FA;&#x5757;&#x3002;&#x89C2;&#x6D4B;&#x53D1;&#x73B0;&#x7ED5;&#x7EC4;&#x591A;&#x6676;&#x7EB3;&#x7C73;&#x7C92;&#x5B50;&#x94FE;&#x7684;&#x5F62;&#x72B6;&#x5B9A;&#x5411;&#x7EB3;&#x7C73;&#x9644;&#x4EF6;&#x8DDF;&#x77EB;&#x76F4;&#x548C;&#x65B9;&#x5411;&#x548C;&#x5F62;&#x72B6;&#x4F5C;&#x51FA;&#x66F4;&#x6B63;&#x4EA7;&#x91CF;&#x5355;&#x6676;&#x7EB3;&#x7C73;&#x68D2;&#x7684;&#x751F;&#x957F;&#x3002;&#x8DDF;&#x8E2A;&#x7EB3;&#x7C73;&#x7C92;&#x5B50;&#x589E;&#x957F;&#x8F68;&#x8FF9;&#x4F7F;&#x6211;&#x4EEC;&#x80FD;&#x591F;&#x533A;&#x5206;&#x5355;&#x4E2A;&#x7EB3;&#x7C73;&#x5FAE;&#x7C92;&#x548C;&#x7EB3;&#x7C73;&#x7C92;&#x5B50;&#x94FE;&#x6240;&#x65BD;&#x52A0;&#x7684;&#x529B;&#x573A;&#x3002;&#x8FD9;&#x79CD;&#x91CF;&#x5316;&#x7684;&#x7EB3;&#x7C73;&#x7C92;&#x5B50;&#x7684;&#x76F8;&#x4E92;&#x4F5C;&#x7528;&#x548C;&#x7406;&#x89E3;&#x7684;&#x589E;&#x957F;&#x9014;&#x5F84;&#x662F;&#x91CD;&#x8981;&#x7684;&#x5C42;&#x6B21;&#x7ED3;&#x6784;&#x7684;&#x7EB3;&#x7C73;&#x6750;&#x6599;&#x548C;&#x63A7;&#x5236;&#x7EB3;&#x7C73;&#x6676;&#x81EA;&#x7EC4;&#x88C5;&#x7684;&#x529F;&#x80FD;&#x5668;&#x4EF6;&#x7684;&#x8BBE;&#x8BA1;&#x3002;

Pt3Fe &#x7EB3;&#x7C73;&#x751F;&#x957F;&#x5728;&#x89E3;&#x51B3;&#x65B9;&#x6848;&#x4E2D;&#x7684;&#x5B9E;&#x65F6;&#x56FE;&#x50CF;&#x3002;

The growth of colloidal nanocrystal architectures by nanoparticle attachment is frequently reported as an alternative to the conventional growth by monomer attachment. However, the mechanism whereby nanoparticle attachment proceeds microscopically remains unclear. We report real-time transmission electron microscopy (TEM) imaging of the solution growth of Pt(3)Fe nanorods from nanoparticle building blocks. Observations revealed growth of winding polycrystalline nanoparticle chains by shape-directed nanoparticle attachment followed by straightening and orientation and shape corrections to yield single-crystal nanorods. Tracking nanoparticle growth trajectories allowed us to distinguish the force fields exerted by single nanoparticles and nanoparticle chains. Such quantification of nanoparticle interaction and understanding the growth pathways are important for the design of hierarchical nanomaterials and controlling nanocrystal self-assembly for functional devices.

Real-time imaging of Pt3Fe nanorod growth in solution.

La croissance des architectures de nanocristaux collo&iuml;daux par attachement de nanoparticules est fr&eacute;quemment signal&eacute;e comme alternative &agrave; la croissance conventionnelle par attachement de monom&egrave;re. Toutefois, le m&eacute;canisme par lequel nanoparticule attachement proc&egrave;de au microscope reste peu clair. Nous rapportons l&#39;imagerie de microscopie &eacute;lectronique (met) de transmission en temps r&eacute;el de la croissance de la solution de Pt (3) Fe nanotiges de blocs de construction des nanoparticules. Les observations ont r&eacute;v&eacute;l&eacute; la croissance de la dissolution de cha&icirc;nes de nanoparticules polycristallin par attachement ax&eacute;s sur la forme NANOPARTICULAIRE suivie de redressage et de l&#39;orientation et la forme de corrections nanotiges de monocristaux de c&eacute;der. Suivi des trajectoires de croissance des nanoparticules nous a permis de distinguer les champs de force exerc&eacute;es par les nanoparticules unique et cha&icirc;nes de nanoparticules. Cette quantification de l&#39;interaction de nanoparticules et de comprendre les voies de la croissance sont importantes pour la conception de nanomat&eacute;riaux hi&eacute;rarchique et contr&ocirc;lante nanocristallins auto-assemblage pour appareils fonctionnels.

Imagerie en temps r&eacute;el de la croissance de nanotige de Pt3Fe en solution.

Das Wachstum der kolloidalen Nanocrystal Architekturen von Nanopartikel-Anlage wird h&auml;ufig als Alternative zu den herk&ouml;mmlichen Wachstum von Monomer Anlage gemeldet. Der Mechanismus, wobei Nanopartikel Anlage mikroskopisch Erl&ouml;s, bleibt jedoch unklar. Wir berichten in Echtzeit &Uuml;bertragung Elektronenmikroskopie (TEM) Bildgebung des Wachstums L&ouml;sung Pt (3) Fe hergestellt aus Nanopartikel-Bausteinen. Beobachtungen ergab Wachstum der Wicklung polykristallinen Nanopartikel Ketten von Shape-verwiesene Nanopartikel Anlage gefolgt von begradigen und Lage und Form Korrekturen, Einzel-Kristall hergestellt zu erbringen. Nanopartikel Wachstum Flugbahnen verfolgen konnten wir die Kraftfelder ausge&uuml;bt durch einzelne Nanopartikel und Nanopartikel-Ketten zu unterscheiden. Solche Quantifizierung der Nanopartikel Interaktion und Verst&auml;ndnis die Wachstums-Bahnen sind wichtig f&uuml;r die Gestaltung von hierarchischen Nanomaterialien und steuernde Nanocrystal Selbstmontage f&uuml;r funktionsf&auml;hige Ger&auml;te.

Echtzeit Pt3Fe Nanorod Wachstum in L&ouml;sung.

La crescita delle architetture colloidale nanocristallo di nanoparticella attaccamento &egrave; frequentemente segnalata come un&#39;alternativa alla crescita convenzionale da attaccamento monomero. Tuttavia, il meccanismo per cui nanoparticella attaccamento procede microscopicamente rimane poco chiaro. Segnaliamo imaging microscopia elettronica (TEM) trasmissione in tempo reale della crescita soluzione di Pt (3) Fe nanobastoni da blocchetti di costruzione delle nanoparticelle. Le osservazioni hanno rivelato crescita di avvolgimento policristallino nanoparticella catene tramite il collegamento diretto in forma di nanoparticelle seguita da raddrizzare e orientamento e forma correzioni di cedere nanobastoni singolo-cristallo. Tracciamento delle traiettorie di crescita delle nanoparticelle ci ha permesso di distinguere i campi di forza esercitati dalle singole nanoparticelle e catene di nanoparticelle. Tale quantificazione dell&#39;interazione delle nanoparticelle e comprendere i percorsi di crescita sono importanti per la progettazione di nanomateriali gerarchici e controllo nanocristallo auto-assemblaggio di dispositivi funzionali.

Immagini in tempo reale di crescita nanorod Pt3Fe in soluzione.

&#x30B3;&#x30ED;&#x30A4;&#x30C9;&#x5FAE;&#x7C92;&#x5B50;&#x306E;&#x30A2;&#x30FC;&#x30AD;&#x30C6;&#x30AF;&#x30C1;&#x30E3;&#x306B;&#x3088;&#x308B;&#x30CA;&#x30CE;&#x7C92;&#x5B50;&#x306E;&#x6DFB;&#x4ED8;&#x30D5;&#x30A1;&#x30A4;&#x30EB;&#x306E;&#x6210;&#x9577;&#x306F;&#x3001;&#x983B;&#x7E41;&#x306B;&#x5F93;&#x6765;&#x306E;&#x6210;&#x9577;&#x306E;&#x4EE3;&#x66FF;&#x3068;&#x3057;&#x3066;&#x30E2;&#x30CE;&#x30DE;&#x30FC;&#x6DFB;&#x4ED8;&#x30D5;&#x30A1;&#x30A4;&#x30EB;&#x306B;&#x3088;&#x3063;&#x3066;&#x5831;&#x544A;&#x3055;&#x308C;&#x307E;&#x3059;&#x3002;&#x305F;&#x3060;&#x3057;&#x3001;whereby &#x9855;&#x5FAE;&#x93E1;&#x30CA;&#x30CE;&#x7C92;&#x5B50;&#x306E;&#x6DFB;&#x4ED8;&#x30D5;&#x30A1;&#x30A4;&#x30EB;&#x3092;&#x9032;&#x3080;&#x30E1;&#x30AB;&#x30CB;&#x30BA;&#x30E0;&#x306F;&#x4E0D;&#x660E;&#x3067;&#x3042;&#x308A;&#x307E;&#x3059;&#x3002;&#x30CA;&#x30CE;&#x7C92;&#x5B50;&#x306E;&#x30D3;&#x30EB;&#x30C7;&#x30A3;&#x30F3;&#x30B0; &#x30D6;&#x30ED;&#x30C3;&#x30AF;&#x304B;&#x3089; Pt (3) Fe &#x30CA;&#x30CE;&#x30ED;&#x30C3;&#x30C9;&#x306E;&#x6EB6;&#x6DB2;&#x6210;&#x9577;&#x306E;&#x30EA;&#x30A2;&#x30EB;&#x30BF;&#x30A4;&#x30E0;&#x4F1D;&#x9001;&#x96FB;&#x5B50;&#x9855;&#x5FAE;&#x93E1; (TEM) &#x30A4;&#x30E1;&#x30FC;&#x30B8;&#x30F3;&#x30B0;&#x3092;&#x5831;&#x544A;&#x3057;&#x307E;&#x3059;&#x3002;&#x89B3;&#x5BDF;&#x6210;&#x9577;&#x591A;&#x7D50;&#x6676;&#x30CA;&#x30CE;&#x7C92;&#x5B50;&#x30C1;&#x30A7;&#x30FC;&#x30F3;&#x3092;&#x5DFB;&#x7DDA;&#x5358;&#x7D50;&#x6676;&#x30CA;&#x30CE;&#x30ED;&#x30C3;&#x30C9;&#x3092;&#x3082;&#x305F;&#x3089;&#x3059;&#x305F;&#x3081;&#x3001;&#x77EF;&#x6B63;&#x3057;&#x65B9;&#x4F4D;&#x3068;&#x5F62;&#x72B6;&#x306E;&#x4FEE;&#x6B63;&#x306B;&#x3088;&#x3063;&#x3066;&#x7D9A;&#x3044;&#x3066;&#x30CA;&#x30CE;&#x7C92;&#x5B50;&#x306E;&#x5F62;&#x3092;&#x76E3;&#x7763;&#x306E;&#x6DFB;&#x4ED8;&#x30D5;&#x30A1;&#x30A4;&#x30EB;&#x306B;&#x3088;&#x3063;&#x3066;&#x660E;&#x3089;&#x304B;&#x306B;&#x3057;&#x307E;&#x3057;&#x305F;&#x3002;&#x30CA;&#x30CE;&#x7C92;&#x5B50;&#x306E;&#x6210;&#x9577;&#x306E;&#x8ECC;&#x8DE1;&#x3092;&#x8FFD;&#x8DE1;&#x5358;&#x4E00;&#x30CA;&#x30CE;&#x7C92;&#x5B50;&#x3068;&#x30CA;&#x30CE;&#x7C92;&#x5B50;&#x30C1;&#x30A7;&#x30FC;&#x30F3;&#x306B;&#x3088;&#x3063;&#x3066;&#x767A;&#x63EE;&#x529B;&#x30D5;&#x30A3;&#x30FC;&#x30EB;&#x30C9;&#x3092;&#x533A;&#x5225;&#x3059;&#x308B;&#x3053;&#x3068;&#x304C;&#x3067;&#x304D;&#x307E;&#x3057;&#x305F;&#x3002;&#x3053;&#x306E;&#x3088;&#x3046;&#x306A;&#x30CA;&#x30CE;&#x7C92;&#x5B50;&#x306E;&#x76F8;&#x4E92;&#x4F5C;&#x7528;&#x3068;&#x6210;&#x9577;&#x7D4C;&#x8DEF;&#x7406;&#x89E3;&#x306E;&#x5B9A;&#x91CF;&#x5316;&#x306F;&#x968E;&#x5C64;&#x7684;&#x30CA;&#x30CE;&#x6750;&#x6599;&#x3068;&#x6A5F;&#x80FD;&#x30C7;&#x30D0;&#x30A4;&#x30B9;&#x306E;&#x81EA;&#x5DF1;&#x7D44;&#x7E54;&#x5316;&#x5236;&#x5FA1;&#x30CA;&#x30CE;&#x7D50;&#x6676;&#x306E;&#x8A2D;&#x8A08;&#x306E;&#x305F;&#x3081;&#x91CD;&#x8981;&#x3067;&#x3059;&#x3002;

Pt3Fe &#x30CA;&#x30CE;&#x30ED;&#x30C3;&#x30C9;&#x6210;&#x9577;&#x6EB6;&#x6DB2;&#x4E2D;&#x306E;&#x30EA;&#x30A2;&#x30EB;&#x30BF;&#x30A4;&#x30E0; &#x30A4;&#x30E1;&#x30FC;&#x30B8;&#x30F3;&#x30B0;&#x3002;

&#xB098;&#xB178; &#xC785;&#xC790; &#xBD80;&#xCC29; &#xD558; &#xC5EC; &#xCF5C; &#xB85C;&#xC774;&#xB4DC; nanocrystal &#xC544;&#xD0A4;&#xD14D;&#xCC98;&#xC758; &#xC131;&#xC7A5; &#xB2E8;&#xC704;&#xCCB4; &#xCCA8;&#xBD80; &#xD558; &#xC5EC; &#xAE30;&#xC874;&#xC758; &#xC131;&#xC7A5; &#xD558;&#xB294; &#xB300;&#xC2E0; &#xC790;&#xC8FC; &#xBCF4;&#xACE0; &#xB429;&#xB2C8;&#xB2E4;. &#xADF8;&#xB7EC;&#xB098;, &#xADF8;&#xAC83;&#xC5D0; &#xC758;&#xD558;&#xC5EC; &#xB098;&#xB178; &#xC785;&#xC790; &#xBD80;&#xCC29; &#xBBF8;&#xC138; &#xC9C4;&#xD589; &#xBA54;&#xCEE4;&#xB2C8;&#xC998; &#xBD88;&#xBD84;&#xBA85; &#xB0A8;&#xC544; &#xC788;&#xC2B5;&#xB2C8;&#xB2E4;. &#xC6B0;&#xB9AC;&#xB294; &#xC2E4;&#xC2DC;&#xAC04; &#xC804;&#xC1A1; &#xC804;&#xC790; &#xD604;&#xBBF8;&#xACBD; (TEM) &#xC774;&#xBBF8;&#xC9D5; &#xC194;&#xB8E8;&#xC158; &#xC131;&#xC7A5;&#xC758; Pt (3) &#xCCA0; nanorods &#xB098;&#xB178; &#xC785;&#xC790; &#xBE4C;&#xB529; &#xBE14;&#xB85D;&#xC5D0;&#xC11C;&#xC758; &#xBCF4;&#xACE0;. &#xAD00;&#xCE21; &#xACF5;&#xAC1C; &#xB2E4; &#xB098;&#xB178; &#xC785;&#xC790; &#xC0AC;&#xC2AC; &#xBAA8;&#xC591; &#xAC10;&#xB3C5; &#xB098;&#xB178; &#xC785;&#xC790; &#xCCA8;&#xBD80; &#xD30C;&#xC77C; &#xB4A4;&#xC5D0; &#xB2E8;&#xC77C; &#xD06C;&#xB9AC;&#xC2A4;&#xD0C8; nanorods&#xB97C; &#xAD50;&#xC815; &#xD558; &#xACE0; &#xBC29;&#xD5A5;&#xACFC; &#xBAA8;&#xC591; &#xC218;&#xC815; &#xD558; &#xC5EC; &#xAD8C;&#xC120;&#xC758; &#xC131;&#xC7A5;. &#xB098;&#xB178; &#xC785;&#xC790; &#xC131;&#xC7A5; &#xADA4;&#xC801;&#xC744; &#xCD94;&#xC801; &#xC788;&#xC5C8;&#xC2B5;&#xB2C8;&#xB2E4; &#xB2E8;&#xC77C; &#xB098;&#xB178; &#xC785;&#xC790; &#xBC0F; &#xB098;&#xB178; &#xC785;&#xC790; &#xC0AC;&#xC2AC;&#xC5D0; &#xC758;&#xD574;&#xAC00; &#xD574;&#xC9C0;&#xB294; &#xD3EC;&#xC2A4; &#xD544;&#xB4DC;&#xB97C; &#xAD6C;&#xBD84;&#xD560; &#xC218; &#xC788;&#xC2B5;&#xB2C8;&#xB2E4;. &#xC131;&#xC7A5; &#xACBD;&#xB85C; &#xC774;&#xD574; &#xD558; &#xACE0; &#xB098;&#xB178; &#xC785;&#xC790; &#xC0C1;&#xD638; &#xC791;&#xC6A9;&#xC758; &#xC774;&#xB7EC;&#xD55C; &#xC815;&#xB7C9;&#xD654; &#xACC4;&#xCE35;&#xC801; &#xB098;&#xB178; &#xC18C;&#xC7AC; &#xBC0F; &#xAE30;&#xB2A5;&#xC131; &#xC7A5;&#xCE58;&#xC5D0; &#xB300; &#xD55C; &#xC790;&#xAE30; &#xC870;&#xB9BD; &#xC81C;&#xC5B4; nanocrystal&#xC758; &#xB514;&#xC790;&#xC778;&#xC5D0; &#xB300; &#xD55C; &#xC911;&#xC694; &#xD558;&#xB2E4;.

&#xC2E4;&#xC2DC;&#xAC04; &#xC774;&#xBBF8;&#xC9D5; &#xC194;&#xB8E8;&#xC158; Pt3Fe nanorod &#xC131;&#xC7A5;&#xC758;&#xC785;&#xB2C8;&#xB2E4;.

El crecimiento de arquitecturas de nanocrystal coloidales por el accesorio de nanopart&iacute;culas se divulga con frecuencia como una alternativa al crecimiento convencional por el accesorio de mon&oacute;mero. Sin embargo, el mecanismo por el accesorio de nanopart&iacute;culas proceda microsc&oacute;pico sigue siendo confuso. Divulgamos la proyecci&oacute;n de imagen de microscop&iacute;a electr&oacute;nica (TEM) transmisi&oacute;n en tiempo real el crecimiento de la soluci&oacute;n de Pt (3) Fe nanorods de bloques de construcci&oacute;n de nanopart&iacute;culas. Observaciones revelaron crecimiento de bobina policristalino nanopart&iacute;culas cadenas por accesorio de nanopart&iacute;culas dirigidas de forma seguida por correcciones de alisado, orientaci&oacute;n y forma ceder monocristal nanorods. Seguimiento de trayectorias de crecimiento de nanopart&iacute;culas nos permiti&oacute; distinguir los campos de fuerza ejercidos por nanopart&iacute;culas individuales y cadenas de nanopart&iacute;culas. Tal cuantificaci&oacute;n de interacci&oacute;n nanopart&iacute;culas y entender los caminos de crecimiento son importantes para el dise&ntilde;o de los nanomateriales jer&aacute;rquica y control nanocrystal Automontaje de dispositivos funcionales.

Hong-Gang Liao

Materials Sciences Division

Lawrence Berkeley National Laboratory

Revealing Dynamic Processes of Materials in Liquids Using Liquid Cell Transmission Electron Microscopy