能源納米技術，泛指利用納米材料和納米尺度的特征效應構筑能源納米器件，致力于解決可再生能源轉化和存儲過程中的瓶頸問題，目前已成為一個重要的學科交叉領域。能源納米器件顯著區(qū)別于電子器件和光電子器件，其工作機制決定于器件中電子、空穴和離子等載流子的長程傳輸過程，其傳輸過程常與化學轉化相耦合，并且不同于傳統(tǒng)化學反應中電子被局域在原子核附近。基于原子力顯微鏡(AFM)發(fā)展的掃描力探針顯微術(SFM)從最初的形貌掃描工具，逐步發(fā)展成了可探測力學、電學、熱學、磁學、光學和化學等性質的多模式功能成像技術，同時結合其高空間和時間分辨率，適應于復雜環(huán)境的原位工況成像能力等優(yōu)勢，被廣泛用于能源納米器件工作機理的研究。

　　中國科學院蘇州納米技術與納米仿生研究所研究員陳立桅團隊，長期致力于能源納米器件界面形貌、化學結構和電子過程的掃描力探針研究，目前已在Acc. Chem. Res，Nat. Commun.，JACS，Adv. Mater.，Joule，Nano Lett.，Nano Energy 等期刊上發(fā)表了一系列原創(chuàng)性研究成果。近日，受邀在《先進材料》(Advanced Materials)上撰寫題為Functional Scanning Force Microscopy for Energy Nanodevices 的綜述文章(DOI: 10.1002/adma.201802490)，聚焦近年來能源納米器件的掃描力探針技術的研究進展。

　　該綜述首先介紹了掃描探針各種功能成像技術的發(fā)展歷程，從最基本的形貌成像模式開始(圖1)，依次介紹納米力學模式、化學成像模式、載流子探測模式和時間分辨成像技術等。第二部分介紹了各種掃描力探針功能成像模式在能源轉換器件，如有機光伏電池和有機-無機鈣鈦礦電池中的進展。該部分重點突出了原位工況研究器件內部界面動態(tài)演化的重要意義和面臨的挑戰(zhàn)(圖2)。在第三部分中，該綜述介紹了以鋰離子電池為典型代表的能源儲存器件中固態(tài)電解質中間相(SEI)的形貌、力學性質、化學組分在電池循環(huán)中的演變，及其與電池循環(huán)性能的關聯(lián)(圖3)。該類器件區(qū)別于能源轉換器件的主要特點是器件行為決定于離子的傳輸，因此推動了一系列探測離子運動的功能成像模式的發(fā)展。最后，該綜述總結了掃描力探針技術在能源納米技術發(fā)展中起到的積極推動作用，同時指出進一步提高測量分辨率和測量精度對于推動能源納米技術領域革新具有重要意義。

　　此綜述和相關研究工作得到國內外合作者的大力支持，受到國家自然科學基金、科技部重點研發(fā)計劃、江蘇省自然科學基金、中科院先導專項和科研裝備研制項目、蘇州納米協(xié)同創(chuàng)新中心(教育部2011計劃)以及蘇州納米所的經費資助與研發(fā)條件支持。

[來源：蘇州納米技術與納米仿生研究所]