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文章题目：Introduction to electron ptychography for materials scientists
第一作者：于荣
通讯作者：于荣
通讯单位：清华大学
DOI：10.20517/microstructures.2024.46
图片摘要
01
背景介绍
即使在像差校正电镜方兴未艾之时，材料微观结构的原子尺度分析也面临残余像差、带轴偏离、表面损伤和辐照损伤等难题，不仅使电镜的空间分辨率近年来一直徘徊在0.5 Å左右，也制约了微观结构分析的可靠性和精确度。
02
文章简介
电子叠层成像（electron ptychography）是基于4D-STEM数据的一种计算成像方法，是微观结构分析领域继像差校正电镜后最重要的进展。最近，通过局域轨道电子叠层成像，显微成像的信息极限已达0.14 Å。而且，电子叠层还具有零像差成像的特点，能够近乎完美地重现样品的真实结构。本文从材料微观结构分析面临的主要问题出发，简要介绍电子叠层的基本原理和主要算法，并通过应用实例介绍电子叠层所具有的高空间分辨、高相位精度、高位置精度、高剂量效率、深度分辨、取向成像等特点。在郭可信先生诞辰100周年的纪念文章“电子叠层的原理与特点”的基础上，本英文版补充了一些示意图、应用实例、参考文献；还增加了一个附录，比较详细地介绍了CPP，LOP，以及APP方法。
Figure. 传统像素化叠层成像与局域轨道叠层成像
03
结论与展望
电子叠层作为像差校正电镜后的新一代结构分析方法，能够有效地解决原子尺度微观结构分析面临的各种难题，将材料的微观结构分析带上了一个新的高度。随着计算机硬件和算法的发展，电子叠层将逐渐获得广泛应用；空间分辨信息极限将不断提高，进入0.1 Å以内；并且揭示自旋、电荷、轨道等电子层面的信息。
基金支持
本文研究由国家自然科学基金（52388201）支持。
通讯作者简介
于荣：清华大学长聘教授、杰青。长期从事电子显微学与材料科学研究，主要在原子尺度研究材料的晶体结构与缺陷、电子结构与磁结构，并开展稀土永磁材料与工艺研究。发明了自适应传播因子叠层成像、局域轨道叠层成像、局域轨道三维重构等方法，将显微成像的信息极限推进到了14皮米，实现了原子分辨的磁成像、低剂量亚埃分辨成像、金属中单个间隙轻原子的显微成像。课题组近三年来相关学术论文成果已在Nature Materials, Nature Nanotechnology，Science Advances，Nature Communications，Acta Materialia等SCI期刊发表多篇论文，授权发明专利和软件著作权多项。
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