国立台湾大学研究团队近日开发出一种新型电子显微镜技术——原子序数电子显微镜(ZEM)，可灵敏测量样品的原子序数(Z)，并在纳米尺度观测钯的储氢行为及缺陷动态。该技术为轻元素材料的定量分析提供了新方法，相关成果发表于《ACS Nano》。

ZEM电子显微镜对低Z材料(如氢和空位缺陷)具有高灵敏度，弥补了传统电子显微镜的观测局限。研究团队以储氢材料钯为例，发现氢吸收并非均匀分布，而是沿晶界和缺陷聚集。论文首席研究员张志伟博士表示：“轻元素与电子、光子的相互作用较弱，传统方法难以探测。但ZEM平台能直接观测金属中氢的行为及其对材料的影响。”

实验还显示，经过多次氢循环后，钯的缺陷数量减少，表明氢可能促进材料自修复。ZEM技术可无损定量分析氢含量和缺陷密度，克服了传统技术破坏样品的缺点。张博士补充道：“其他技术无法重复观测同一区域，而ZEM能追踪氢循环全过程的动态变化，这对氢材料研究至关重要。”

研究发现，氢在循环初期优先填充空位，随后形成稳定金属氢化物。团队指出：“我们观察到两种不同的氢吸收行为，此前难以区分。”该技术不仅揭示了储氢机制，还明确了氢吸收与缺陷形成的关联。目前，团队正致力于提升ZEM的灵敏度和空间分辨率。张志伟博士表示：“未来ZEM或将成为轻元素材料微观研究的重要工具。”

更多信息： Yu-Cheng Chiu 等人，定量分析纳米尺度钯中储氢和缺陷修复过程的演变，ACS Nano (2025)。期刊信息： ACS Nano