二維材料常常表現(xiàn)出獨特且意料之外的電子、光子和化學性質(zhì)，并且這些性質(zhì)在相對應(yīng)的塊體材料中是不具備或無法實現(xiàn)的。上述特性使二維材料在新興物理學、現(xiàn)代器件和先進催化等方面受到了廣泛關(guān)注。用原子級插入物填充范德華間隙，促使二維材料的結(jié)構(gòu)成分發(fā)生衍生性演變，使其電子、光學、磁性等一系列性質(zhì)發(fā)生明顯變化，可進一步拓展二維材料的應(yīng)用功能。離子插層技術(shù)對于提高儲能性能至關(guān)重要，盡管控制插層離子的含量，可闡明單個插層行為從而確定插層機理，但這對于二維電極材料來說卻是一項挑戰(zhàn)。對此，吉林大學材料科學與工程學院張偉老師團隊借助反電池原理，成功地通過電化學驅(qū)動的方法，將等含量的堿金屬離子插入Mo2CTx MXene電極中，極大改善了其鋰存儲性，并開辟了一條通過精確調(diào)節(jié)插入2D插層型材料的離子含量來精確提高電化學性能的新途徑。

圖1. (a) 電化學驅(qū)動堿金屬離子均量插層示意圖，計算機屏幕中的插圖為電化學 Li+、Na+和 K+插層的CV曲線。(b) Li+ Mo2CTx的HRTEM圖像。(c) Li+ -Mo2CTx的HAADF-STEM圖像，插圖為低倍HAADF-STEM圖像。(d) K+ -Mo2CTx的 HAADF-STEM 圖像，圖像為偽彩色。(e) 單層和雙層K+插層的相對百分比。(f) K+ -Mo2CTx的HAADF-STEM圖像和相應(yīng)的EDS（線掃描）。紫色和藍色線分別代表Mo Lα和K Kα。(g) K+ -Mo2CTx的HAADF-STEM圖像和相應(yīng)的EDS元素圖。（h）K+ -Mo2CTx 的 EELS 光譜。

作為透射電子顯微鏡（TEM）的樣本制備方法，超薄切片技術(shù)可快速、無污染的獲得很多種類樣品，均勻且大范圍的電子透明區(qū)域（厚15-200 nm），以實現(xiàn)在納米級分辨率下，可視化和定性定量分析樣品結(jié)構(gòu)。服務(wù)于TEM的制樣手段還有很多，如聚焦離子束（FIB）切割、離子減薄、電解雙噴減薄等，但超薄切片技術(shù)在樣品種類、成品清潔度和制樣速度方面優(yōu)勢明顯。

張偉老師團隊將不同M+-Mo2CTx采取了“樹脂包埋后超薄切片”的處理方案，這是粉末、纖維等細微樣品常用的超薄切片術(shù)前制樣手段，對于形態(tài)多為粉末狀的二維材料來說是最合適的制樣方法。通過此步驟可將本不易攜取夾持的樣品固定在規(guī)則形體內(nèi)，不但實現(xiàn)樣品的規(guī)整放大，還使每顆樣品四周充斥均勻的支持力，更利于樣品在超薄切片中的穩(wěn)定固定，最終收取高質(zhì)量超薄片。

超薄切片技術(shù)不僅可制備樣品的超薄和半薄切片，應(yīng)用于透射電子顯微鏡表征測試，且由于切片動作是相互的，樣本被切削面在切片過程中始終處于一平直面，因而也可用于掃描電鏡、原子力顯微鏡、二次離子質(zhì)譜等，這類需要高質(zhì)量塊面進行呈像或檢測的技術(shù)中去。因此，超薄切片技術(shù)可以通過一次制樣操作，為多檢測手段制備樣品，實現(xiàn)統(tǒng)一樣品利用最大化，同時化簡制樣工作量，日益成為科研工作者的首選。

徠卡在超薄切片機領(lǐng)域深耕數(shù)十年，在獨特的“重力切片”設(shè)計加持下，制得的樣品更薄更平整，為各領(lǐng)域的客戶交上滿意答卷。隨透射電鏡的應(yīng)用由二維擴展到三維、由常溫擴展到低溫、由單設(shè)備使用擴展到多設(shè)備聯(lián)用，高效高質(zhì)量樣品制備方案的需求日益增多。對此，徠卡順應(yīng)當前電鏡應(yīng)用發(fā)展趨勢、整合現(xiàn)代前沿科學技術(shù)，推出全新一代超薄切片系統(tǒng)Leica UC Enuity。

圖4. 徠卡全新超薄切片系統(tǒng)UC Enuity。

圖5. 徠卡全新超薄切片系統(tǒng)UC Enuity 自動對刀過程展示。

張偉，吉林大學唐敖慶學者-領(lǐng)軍教授、電子顯微鏡中心主任、測試科學實驗中心副主任、英國皇家化學會會士（FRSC），任Nature出版集團Communications Chemistry執(zhí)行編委和IOP集團Nanotechnology顧問編委，科睿唯安“全球高被引科學家榜單”（2023，交叉學科）。獲吉林省自然科學獎二等獎（2024）吉林省自然科學獎一等獎（2020）。2004年于中國科學院金屬研究所獲博士學位，而后在日本NIMS、韓國Samsung、德國馬普學會Fritz-Haber研究所和丹麥技術(shù)大學從事獨立或合作研究，已在Nature Cataly、Nature Comunn、Angew Chem Int Ed、JACS、Energy Environ Sci、Acta Mater等國際期刊和National Sci Rev、Sci Bull等國內(nèi)期刊發(fā)表第一/通訊作者論文百余篇，全部論文被引超19000次，H因子73（Clarivate）。主要研究方向為先進材料的電子顯微分析、催化和能源材料的表界面化學。

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