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　　近日，Microscopy Society of America旗下Microscopy Today（《今日显微镜学》）杂志，宣布将2017 Microscopy Today Innovation Award（2017今日显微镜学创新奖）授予澳门赌场深圳先进技术研究院和华盛顿大学，表彰他们所研发的热离子原子力显微镜。此前，美国物理联合会 (American Institute of Physics)还曾发布题为“Tiny Probe Could Produce Big Improvements in Batteries and Fuel Cells”的新闻报道，介绍这一新的纳米调控与测量方法。

　　锂电池在充放电过程中，锂离子在电极中进进出出，会引起形变，产生应力，即所谓的Vegard电化学应变。这样的应力应变既制约了电池容量，也影响其可靠性和实效；这也是当前的一个研究热点。力电耦合广泛存在于各类材料之中，有许多不同的微观机制，如线性的压电效应、二阶的电致伸缩、导电探针与表面电荷的静电作用、以及样品的电容效应等等，都会引起探针的振动。因此，要区分原子力显微镜扫描探针力电效应的来源，并不容易，这也给电化学应变原子力显微技术数据分析带来很大的挑战。

　　深圳先进院纳米调控与生物力学研究室的研究人员，就利用电化学应变研发新型热离子原子力显微镜，用以探测材料纳米尺度局域电化学行为。科研人员通过微加工的方式，制备出热探针，针尖有一个高电阻，通过电流可以实现局部高温。温度振荡会进一步引起局部热应力和相应的热应变，它所反应的是材料局部热力耦合行为。对于离子体系而言，采用锁相放大器和扫描热探针，可以准确表征材料局部瞬时电化学状态，而且不受宏观电流干扰，也不受其他力电耦合效应的干扰，较之电化学应变原子力显微技术，具有明显的优势。这就是所谓的热离子原子力显微技术，所体现的信息则包含局部的离子浓度和迁移率，具有很高的空间精度。

　　实验中这个方法验证了二阶谐振普遍存在，而四阶谐振只存在于离子体系的理论分析。研究人员还发现，在Ceria样品三晶粒交界处，晶界响应远远大于晶粒内部，显示其高的电化学活性。研究人员普遍认为这一现象是由空间电荷在晶界聚集所引起的。可以预期，热离子原子力显微技术具有潜力，特别是在电化学系统的In-Operando表征之中。

热探针及其原理示意

热离子成像图，可以视为空间电荷的局部分布