學術論文：Direct Imaging of Dopant Clustering in Metal–Oxide Nanoparticles, ACS Nano, Publication Date (Web): July 2, 2012

整理：材化所羅聖全

摘要：摻雜原子可用於調控材料特性。然而，經由選擇性摻雜所得到之預期效果主要還是取決於摻雜原子在奈米材料本體之分佈行為。摻雜原子群聚會使得材料形成兩相材料而非均質材料，進而造成材料性質上之有害影響。有鑑於此，檢測奈米元件之摻雜擾動，需要一套能在本體材料檢視出個別原子之化學特性之可靠方法。而在功能化奈米粒子議題上因為需要高空間與高敏感度之檢測能量，因此是一項相當具有挑戰性之電鏡檢測技術。

        瑞士材料科學與技術聯邦實驗室之電子顯微鏡中心研究團隊(Swiss Federal Laboratories for Materials Science and Technology)與英國超級掃瞄穿透式電子顯微鏡實驗室(SuperSTEM Laboratory)之研究團隊合作，2012年於ACS Nano期刊展示具化學敏感的原子分辨率成像技術，它在奈米粒子的摻雜分佈上直接提供了特定位置訊息。本期刊研究利用掃描穿透式電子顯微鏡上(STEM)之電子能量損失光譜(EELS)顯像技術並結合多元統計分析法，映射鋇摻雜原子在鈦酸鍶納米上之分佈。該團隊研究成果提供了鋇摻雜原子在鈦酸鍶鋇奈米顆粒中群聚之直接證據，並闡釋在Ba:SrTiO3系統中奈米微區極化存在之可能機制。[Note: Local clusters of randomly oriented polarization(具隨機取向極化的局部群聚物), known as polar nanoregions ( PNRs)]。該研究團隊之研究成果為第一個在摻雜奈米顆粒上，以原子分辨率光譜技術解析外來原子特定位置之研究案例，並提出一種可用來確定奈米晶體上雜質原子的空間分佈之分析策略，可進而用來作為改善以奈米粒子為基礎之元件性能之依據。

        奈米中心/材化所電鏡團隊即將於2012.11.15.完成JEOL ARM-200F(球差校正低場高效穿透式電子顯微鏡)之硬體建置，a目前也積極開發與本文相同之STEM/EELS顯像與MSA分析技術，未來將可提供類似之特定位置之原子分辨率影像與成分顯像技術。這項技術將有助於院內各類型奈米材料、觸媒材料之微結構與成分分佈之檢測，是一項相當powerful之檢測硬體與技術。有興趣合作之研究團隊歡迎與本研究團隊Leader羅聖全博士聯繫(分機：15296)，討論未來合作事宜。