日本先端科学技术大学院大学(JAIST)的研究团队在纳米材料表征领域取得重大突破，成功开发出一种新型低损伤成像技术。这项创新性研究由JAIST的Yoshifumi Oshima教授领衔，团队成员包括高级讲师Kohei Aso、技术专家Koichi Higashimine等，相关成果已发表于2025年4月28日的《通讯化学》期刊。

传统透射电子显微镜(TEM)技术面临的核心挑战在于高能电子束对敏感样品的损伤问题。研究团队通过整合高分辨率透射电子显微镜(HRTEM)与先进的数据分析算法，建立了全新的晶格相关分析方法。这种创新方案将电子曝光量显著降低至传统方法的1/20至1/500，同时保持亚纳米级的分辨能力。

"传统成像技术就像用强光手电筒观察脆弱文物，很容易造成不可逆的损伤，"Aso高级讲师形象地解释道，"我们的方法则如同配备了夜视功能的显微镜，既能看清细节又不会伤害样品。"

研究团队选择钛氧氢氧化物纳米颗粒作为验证对象，这类材料因其在催化、能源存储等领域的应用前景而备受关注。通过新技术，研究人员首次清晰地观测到偏钛酸(H2TiO3)的精细原子排列，发现其具有独特的交替层状结构，由TiO2和Ti(OH)4单元周期性堆叠而成。

这一结构特征解释了偏钛酸作为锐钛矿相TiO2优质前驱体的内在原因。"结构相似性不仅揭示了材料转化的机理，更为我们设计新型功能材料提供了重要参考，"Aso补充道。研究团队进一步证实，该方法适用于多种对电子束敏感的纳米材料，包括金属有机框架材料、某些聚合物纳米颗粒等。

该技术的突破性意义体现在三个维度：

观测维度：实现从二维投影到三维重构的跨越

时间维度：支持对动态过程的连续观测

精度维度：保持原子级分辨率的同时降低损伤

JAIST团队已就该技术申请多项国际专利，并与日本产业技术综合研究所等机构展开合作，推动其在新能源材料研发、纳米药物载体优化等领域的实际应用。研究人员预计，这项技术将显著加速新型功能纳米材料的开发进程。

"这不仅是观测手段的革新，更将改变材料研究的范式，"Oshima教授表示，"我们正在开发智能化的分析平台，将实验观测与计算模拟深度结合。"

更多信息： Kohei Aso 等人，通过数据驱动的晶格相关分析对羟基氧化钛纳米粒子进行三维原子尺度表征，《通讯化学》(2025)。期刊信息： 通讯化学