电子衍射图像：氢原子超晶格以及钯氢化物纳米粒子中的三维非均匀性

《Journal of the American Chemical Society》：Electron Ptychography Images Hydrogen Atom Superlattices and 3D Inhomogeneities in Palladium Hydride Nanoparticles

氢原子在金属晶格中的分布及其对材料性能的影响一直是研究难点。本文采用电子PTYCHOGRAPHY技术，首次实现了对钯氢化物纳米立方体（PdH）中氢原子三维分布的高精度成像，发现氢原子在纳米尺度下呈现一维超晶格有序排列和三维团簇共存的特殊结构，揭示了金属氢化物纳米颗粒中空间异质性的新机制，为调控储氢材料性能提供了关键结构信息。

　　

当氢原子占据金属晶格中的间隙位点时，会形成金属氢化物（MH_x），其结构和电子性质可能与宿主金属有显著差异。确定氢在MH_x中的位置对于预测和理解这种氢化物的独特物理和电子性质至关重要。然而，由于氢在传统X射线和电子成像技术中的信号较弱，直接在宿主材料中成像氢仍然是一个重大挑战。在这里，我们采用了电子衍射技术（一种扫描透射电子显微镜（STEM）技术）来观察钯氢化物（PdH_x）纳米立方体中氢原子的三维（3D）分布。PdH_x是最常被研究且具有工业应用价值的金属氢化物材料之一。我们观察到PdH_x纳米立方体内部氢原子呈现出意外的线性超晶格排列，并且在某些局部区域形成了三维氢原子聚集现象，这揭示了金属氢化物纳米粒子中的空间异质性，而这些现象此前无法通过其他方法检测到。