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电子显微镜

是科学家观察微观世界的“眼睛”

堪称现代科学分析中不可或缺的利器

复旦大学电镜中心

集结20余台高端电镜

助力物质科学、生命医学、信息科学

等领域的前沿探索

把“看见未知”变成可能

让电镜成为实验室

从“租借仪器”到“参与科研”

电镜中心更致力构建新型科研生态

不再以“设备共享+人力服务”为终点

而是以“提炼问题+共同解题”为出发点

嵌入式参与科研全过程

如果你还没体验过电镜的魅力

快跟我们一起

解锁这个面向未来的高精尖特色平台！

20余台高端设备集结

7×24小时全天候服务

十月的上海高温不退，电镜中心却一年四季保持“清凉”。这里对温度、湿度、噪音及磁场的控制都有着极高要求，只为让复旦“电镜家族”时刻处于最佳状态，7×24小时全天候服务师生科研。

复旦大学化学系硕士生杨帆和高分子科学系硕士生李文迁在中心老师张曼的指导下，最近在学习如何使用场发射透射电镜，对样品进行高分辨成像分析。

“这台透射电镜拍出来的照片细节非常清晰，可以帮助我们在研究中少走弯路。”杨帆兴奋地展示刚刚拍下的样品图片。一旁的李文迁和同伴认真交流着加样手法：“插入样品台的时候是不是要推到底……”

电镜，全名电子显微镜（electron microscope，简称em），是用电子束代替可见光进行成像的“超级放大镜”。 由于电子的波长极短，可以突破传统光学显微镜的极限，把纳米级、甚至原子分辨率的结构也“看”得一清二楚。物理、化学、材料、信息、生物、环境、医学、药学、文博、人工智能等“十个指头都数不过来”的领域，都离不开它。

复旦大学科研服务共享平台（筹）于2025年1月挂牌成立，电镜中心同步成立，作为科研服务共享平台的核心子平台，由融合创新研究院统筹管理。今年4月开始运行以来，中心系统注册总人数以及课题组数不断增长。

中心集结20余台用于物质科学和生命科学研究的电镜，液氦低温指标、声子谱分辨率等关键指标达到全球领先。不久前，中心迎来一位新朋友——thermo scientific arctis冷冻等离子体聚焦离子束电镜（cryo-pfib）。这是一款全新的自动化显微镜，具有高通量快速、持续制备适用于冷冻电子断层成像（cryo-et）功能，加快生命医学领域原位解析细胞内生物大分子结构的研究步伐。复旦是国内第二个、世界上第三个拥有这台顶尖仪器的高校。下一步，中心还将围绕师生需求，继续添置不同型号的新型电镜。

如今，中心每月都会为全校师生组织不同型号电镜的集中培训。“培训通常安排三四天，理论加操作实训，每人都能多次练习。学完只要多动手，很快就能上手。”张曼介绍。

“电镜太重要了，越早学会越好。”参加电镜中心培训的化学系博士后叶兆祺认为。专攻纳米晶体的博士后万思妤今年2月以一作身份在science发表成果，之所以来这里学习，因为“这里的电镜不仅可以让我看到纳米晶体的形貌，还有原位加热功能，把电炉子放到电镜内部”。

集成电路与微纳电子创新学院硕士生沈琳旖也是报名培训的学生之一。“在半导体器件制造中，电镜常被用于缺陷检测、材料表征和失效分析，在先进制程工艺中具有不可或缺性。”她介绍。

“如果不是用电镜，

根本想象不到这种结构”

早在1994年，复旦引进了首台高端电镜，硬件水平一直保持在国内外一流水平。多年来，一系列高水平电镜成为学校科研工作的重要支撑力量。

近年来，复旦一批顶尖成果的诞生，都借助了电镜的力量——电化学领域，高悦团队提出外源锂供给重塑锂电池寿命极限，发表于nature；催化剂领域，张波团队以“熟化诱导嵌入”构建超稳定负载型析氧电催化剂，发表于science；仿生材料领域，陈国颂团队实现超分子聚合物的螺旋蛋白纳米管组装，发表于nature synthesis；医学领域，徐彦辉团队通过研究重建了人源pol iii转录起始的完整动态过程，发表于nature；物理领域，车仁超团队利用液氦低温原位洛伦兹球差矫正电镜技术发现了在氧化物超导材料中存在拓扑自旋织构，发表于nature......

超分子聚合物的螺旋蛋白纳米管组装 nature synthesis

生命科学学院教授麻锦彪表示，虽然现在ai工具已很强大，但自然界还是存在很多未被发现、也无法用ai预测的生物结构。这就需要研究人员使用功能强大的电镜进行解析。

今年6月，麻锦彪团队于nature发表关于天然rna纳米笼结构的重要成果，使用的正是中心的titan krios g4（场发射冷冻透射电子显微镜的型号之一）。

长链非编码rna（long non-coding rnas，lncrnas，长度超过200个核苷酸）在生命过程中的多个方面发挥着重要作用，对其进行结构研究有利于深入揭示其功能调控的分子基础，进而为解析生命活动规律、阐明疾病发生机制及开发新型治疗策略提供关键支撑。

rool

和rool

的冷冻电镜分析

麻锦彪团队借助冷冻电镜，发现并解析了在细菌和噬菌体基因组中的长链非编码rna rool形成的两种天然rna纳米笼结构（rool

与rool

）。这一成果极大拓展了人们对于rna的认知，为设计新型医药载体提供了思路。

“如果不是用冷冻电镜亲眼看到，我们根本想象不出来rna还会形成这种结构。”他感叹道。

让平台成为“纳米级实验室”

探索“共同解题”新模式

科学研究的核心不止于“个人突破”，更在于“系统协同”。

面对日益复杂的科技前沿问题，传统以课题组为小单位的研究方式已难以完全满足高水平交叉研究的需求，迫切需要跨学科深度合作。电镜中心在做好共享的定位之上，努力将平台转化为“实验室的延伸”，实现从“工具提供者”向“科研共创者”的角色转变。

与以往各个院系自行购置仪器使用的模式不同，电镜中心把各学科所需的电镜集中起来，由专门技术人员维护。这既避免重复购置，建设“六边形战士”的超级电镜集群，天然地消除了师生使用其他学院电镜的“隐形门槛”，也让电镜在专家手中不断解锁新功能、开发深度功能，更好服务科研。

“电镜中心的一大特色就是集中，所有类型的电镜设备、来自不同学院和背景的研究者，都能在同一个空间切磋交流、互相启发。利于快速构建高维度的数据库，为机器学习提供特色的高质量数据。”电镜中心主任、智能材料与未来能源创新学院教授车仁超介绍。

在组织形态上，中心不再以“设备共享+人力服务”为终点，而是以“提炼问题+问题导向+共同解题”为出发点，未来将构建“技术-科研联合小组”制度——平台工程师与课题组科研人员在课题立项、实验设计、数据解析等环节深度共建。对于重大课题需求，平台可以集结专属团队予以对接，甚至在必要时组织外部合作资源联合攻关。

值得一提的是，部分电镜还配置了“原位实验”功能，可为用户提供电场、磁场、力学等多种实验条件，支持从样品制备到检测全过程服务。

“我们的电镜不仅仅是‘超级放大镜’，更是可以在纳米尺度上做实验的‘微观实验室’。”中心工程师裴科形象地说，“很多以前只能在宏观上做的实验，现在可以真实发生在纳米、原子级别，让我们能看到许多崭新的物理和化学过程。

“我们本来都要跑到校外去借用仪器，现在可以在校内做实验了。”复旦大学现代物理研究所张宏亮教授说，团队从今年6月开始使用电镜中心的仪器，已依托平台在acta materialia上发表了两篇高水平论文。

核聚变被誉为能源领域的“圣杯”，其在清洁性、资源量、安全性、能量效率等方面的巨大优势吸引着全世界科学家投身于可控核聚变的工程技术挑战研究。团队近年来在电镜中心支持下，大大提升了对核反应堆材料的研究效率。

在聚变反应堆中，氘和氚在高温高压下结合成氦，同时释放出巨大能量，但这只是理想情况，现实中反应往往不能充分进行。“氘和氚的原子半径很小，扩散速度很快，容易滞留在反应器壁中。”张宏亮表示，“这既会造成燃料的损耗，也会导致辐射量超标。”

2025 acta materialia

借助中心的talos f200x透射电镜和helios 5cx组合聚焦离子束扫描电镜，团队发现，核反应真空腔内碳、氧杂质的存在会导致氘、氚燃料在钨质器壁滞留特征的变化。市场上，一克氚价值两百万；如果一克氘氚燃料完全反应，产生能量相当于燃烧八吨石油。因此，通过调整容器条件提高核聚变反应效率具有重大意义。

“没有电镜的话，我们只能靠‘手搓’打磨样品，不仅费时，失败率也高。用这些先进设备，我们能精准定位材料表面的特征区域，还能进行纳米尺度的加工。”张宏亮说。

从“用好电镜”到“自主创新”

打造微观世界“国之重器”

电镜中心不仅从外部采购先进仪器，也致力于自主创新，开发了多项具有自主知识产权的测试平台和“原位”实验专用配件。

目前，中心已获批两个国家科学仪器制造重大项目“面向存储器件的自旋极化电流驱动的透射电镜低温多场耦合样品台”和“面向电磁功能材料的多频域宽温区多功能原位透射电镜表征分析平台”。中心还支持了纳米前沿专项下的关键科研任务“多电子束显微检测技术与高通量成像”课题，旨在突破亚5纳米分辨率并行电子束集成电路芯片的高通量检测瓶颈，研制具有自主知识产权的新型显微检测技术与装备。

维恩分离器是并行束扫描电子显微镜的电子光路中的核心部件，可以直接将入射电子与二次电子进行分离，是多束成像的基础。为了支持并行束扫描电子显微镜的开发，中心自行研发的多物理场耦合原位测试样品杆被用于对维恩分离器的核心材料进行分析，探索了多种成分的高磁导率合金在温度、磁场、电场作用下的稳定性和杂散场特性。这些研究结果不仅服务于复旦校内，也推动了国产高端电镜设备的技术进步。

电镜技术迭代迅速，三到五年就会迎来一次全面升级。如今，电镜与人工智能（ai）深度融合已成趋势。中心目前三台球差电镜都配备了ai交互系统，不但能自动识别分析图片中的元素，还能为科研人员提供直观、快捷的分析参考。

“当前电镜的发展方向是分辨率持续提升、功能日益集成、成像速度不断加快、操作界面愈发简化。然而，这也意味着对其进行深层次的功能性改造变得更具挑战性。”车仁超表示，“我们不仅要管好用好这些科学装置，更要追求核心技术自主可控，在高端电镜研发上实现‘中国创造’。”

车仁超期待，未来打造具备超高时空分辨能力的高水平电镜综合表征平台，并自主研发尖端电镜，在高端装备领域留下“中国印记”，更借助平台加快对青年人才的培养，让电镜事业在复旦薪火相传、持续突破。

电镜中心不仅面向校内师生开放，也欢迎全国乃至全球的科研同行预约使用。中心通过7×24小时全天候开放、数智化管理系统实现预约、统计、缴费及评价全链条透明管理，构建“一键通办”的高效服务模式。

预约系统支持手机端一键预约与记录使用情况，登录官网，即可预约参加培训和使用设备，畅享“微观世界”的无限可能！

预约及详情请点击：https://fdemc.fudan.edu.cn

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校融媒体中心

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殷梦昊 谢蕴

摄影 视频

李玲

郑艺

责 编

殷梦昊

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上观号作者：复旦大学