10月30日，东京大学教授Naoya Shibata应邀做客理学院第133期科学大讲堂，为我校师生带来了“Magnetic-field-free Atomic Resolution STEM（物镜消磁环境下的原子分辨扫描透射电子显微技术）”的讲座。理学院副院长、物理系系主任何佳清与物理系副系主任、副教授林君浩共同为Naoya Shibata颁发科学大讲堂荣誉证书。

Naoya Shibata首先介绍了透射电子显微镜的亚埃级分辨率、轻原子的ABF成像以及强有力的EELS/EDS元素表征等诸多功能性优势，进而指出，对于电子束敏感样品同时兼顾低电子剂量与高信噪比是非常困难的。为了解决这一难题，其研究团队最近开发的一种低电子剂量成像的优化明场（OBF）扫描透射电子显微技术，该技术能够以高信噪比和比传统方法高大约两个数量级的剂量效率重建图像，作用于典型的电子辐照敏感的沸石材料，有效地可视化了多孔结构框架中的所有原子位点。

随后，Naoya Shibata介绍了利用差分相位衬度-扫描透射电子显微成像（DPC-STEM）直接观测材料与器件界面中电场与磁场的设计理念和案例应用。由于在整个样品范围内，局部的散射条件发生变化，因此明场像模式下强度发生波动，这种局部散射的强度上的波动与电场的作用叠加，因此削弱了对电场的观测效果。在DPC-STEM技术的基础上发展出了倾转电子束的平均DPC-STEM（tDPC-STEM）技术，该技术通过对多束测试结果进行平均，利用实验获得的差分相位对比信号提取真实的电磁场信号，能够抑制衍射衬度，从而改善针对GaN HEMT异质界面中二维电子气的成像效果。为了实现磁性材料内部磁场空间分布的可视化，其研究团队利用一种相反极性的前后反对称透镜设计，样本平面的磁场之间能相互抵消，基本降为零，使得样品得以在无磁场环境中，实现原子级分辨表征。他以反铁磁赤铁矿（α-Fe2O3）为例，尽管原子尺度的磁场信号极其微弱，但通过精确地减去原子电场，并对单胞图像进行平均以提高信噪比，实现了α-Fe2O3内禀磁场的实空间可视化。

在问答环节中，现场师生就tDPC技术、无磁电镜等方面踊跃提问，Naoya Shibata进行了详细的解答，现场讨论热烈。

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