南京大学邓昱与电镜同行三十余年在材料变化中寻找答案

在南京大学亚原子电镜实验室，屏幕上的一处微小瑕疵，可能代表着材料特性的转变，也可能隐藏着设备故障的根本原因。

可以说，是我决定了投身电镜领域，也可以说是电镜领域选择了我。

邓昱教授在南京大学物理系完成了本科、硕士和博士学位的学，并在毕业后留在学校工作，期间还曾前往美国劳伦斯伯克利*实验室进行学术交流。完成访问学者工作后，他返回南京大学，继续投身于电子显微学领域的研究工作，至今已有三十多年。

邓昱教授的经历虽然被他本人描述为“相对简单”，但正是这条始终如一的道路，使他始终处于电子显微学、功能材料和*制造领域的前沿。

邓昱教授

精密电子显微镜实验对环境稳定性有着极高的要求。某大学原子级电镜实验室自建立以来，仪器保养、样本准备、实验安排和数据解析共同形成了一个不断进行的科研环境。为了收集更稳定的微观数据，研究人员有时会在清晨或夜晚进行实验。在他们看来，电镜实验室不仅是一个配备高精度设备的地方，也是一个需要耐心、技巧和团队合作的实验场所。

经典电子显微镜主要用于观察材料在变化前后的状态，而邓昱教授的团队则更加关注材料变化过程中的实时动态。

电池在使用过程中可能会发生破裂，材料也可能经历不可逆的相变；在光、电、力、热等外界因素的作用下，设备的微观结构会持续变化，进而影响其性能。邓昱所领导的团队一直致力于发展原位电子显微镜技术、多物理场耦合加载技术以及高通量的4D扫描透射电子显微镜（4D-STEM）技术，目的是为了模拟材料在真实工作环境下的微结构变化过程。

4D-STEM技术的优势不仅仅体现在能够收集更多的数据。该技术能够同时记录实际空间扫描和倒易空间的衍射信息，然后利用高速电子探测器、数据重建和人工智能分析技术，从单次实验中获取结构、电场、应变、缺陷和相位等多种信息。

邓昱认为，电子显微镜正在从简单的“拍照、录像”设备，转变为一个能够深入理解材料动态变化的数据平台。关键不在于获取图像，而在于能否从这些数据中揭示材料变化的根本原因，并建立起微观结构与性能之间的稳定联系。

这种方法的有效性，*终需要在实际问题中得到验证。

在动力电池的研究领域，科研团队能够利用原位表征技术模拟材料在充放电循环过程中所经历的力学、热学和电化学作用，从而在宏观或微观层面识别出裂纹、异常区域以及材料的动态变化。进一步地，通过聚焦离子束技术对特定微小区域进行采样，可以在原子级别上观察到相变、界面特性以及缺陷情况。要弄清楚材料的开裂原因、不可逆相变的发生机制以及问题的起始位置，通常需要沿着这一研究路径持续探索，才能获得深入的解答。

在芯片和集成电路的故障分析中，面临的挑战同样艰巨。通过局部通电和热点检测技术，可以将故障区域大致定位到微米级别，然而在高密度集成的器件中，实际的故障点可能精细至纳米级别。科研人员必须使用聚焦离子束技术逐层切割，逐步缩小可能的问题区域，并结合微观数据与人工智能技术进行分析，以确定故障是由界面击穿、绝缘层漏电还是其他局部性缺陷引起的。

成就和价值体现在一个人在恰当的场合、恰当的时刻做出恰当的行为。

邓昱并不将电池和芯片视为仅仅是热门领域。他认为，只有将科研方法应用于实际问题中，这些方法才能得到验证，并创造出持久的价值。科研的真正目的不在于追逐流行概念，而是要确保这些方法能够真正促进产业的进步。

南京大学原子尺度研究中心的某量子双束电镜

从宏观筛选、样品制备，到原子尺度观察和大数据分析，一套高效方法并不是单一设备或算法能够独立实现的。它需要科研工作者、学生、技术人员和实验平台的共同协作。

在邓昱团队的研究过程中，国仪量子的双束电镜负责样品制备、微纳加工、截面分析等任务，并与团队的高通量4D-STEM技术相互配合。针对实际样品、实验需求和设备使用，科研人员与技术人员不断交流，确保设备能够深入科研一线。

邓昱在美国*实验室体会到了科研与仪器制造行业之间紧密合作的重要性：实验室明确提出需求，制造商积极参与测试和研发过程，新开发的技术和配件经过验证和优化后，再投入新一轮的实际应用。这种合作模式使他深刻认识到国内科研仪器发展的挑战和重要性。

*的设备并非一经制造就*无缺，而是需要在实际应用中不断优化和改进。

他认为，国内高端仪器的进步，依赖于初期用户的积极使用和反馈，同时企业也需基于实际需求不断进行产品更新。从仪器本身到其组件、原料、软件算法，再到学术机构和*终用户，只有构建起一个完整的循环系统，科研与产业的实力才能实现共同提升。

他之所以投身于国产仪器的应用研究，是因为在他看来，支持国产仪器不仅仅是一个简单的口号。对于长期专注于电子显微镜研究的科学家来说，真正的支持意味着要积极发现问题、实际使用设备，并持续进行改进。

电镜实验室不仅是科研基地，也是学生发展的重要场所。

在实验室内，学生们所要应对的挑战远不止操作复杂的仪器。他们需要处理样品的失败、异常的数据、不稳定的实验条件，以及不断出现的新问题，需要重新寻找解决方案。邓老师期望学生们掌握的，不仅仅是仪器的操作技能，更重要的是学会如何面对挑战、清晰地表述问题、与他人合作，以及在遭遇挫折后如何继续前进。

面对挑战和逆境是科研过程中不可避免的一部分。

这句话体现了他对科研的洞察，也是他培养学生的方法。在精密设备的背后，隐藏着复杂的科学难题；而解决这些难题，则需要耐心、协作和时间。师生之间，不仅是指导与被指导的关系，更是共同探索的伙伴。学生们注入新鲜思维和动力，而教师则助力他们在不确定性中发展决策能力。

邓昱教授经常与学生们进行深入的讨论和交流。

邓昱教授反对以焦虑作为年轻人的动力。他强调，面对高难度的科研任务，更需要保持冷静和持续积累知识。他指出，除了工作，人们还应当拥有家庭、友情以及个人爱好，这些是人们在面对挑战时保持活力和恢复力的关键因素。

保持冷静，以平和的心态面对挑战。

在材料微观结构的演变、仪器的持续升级以及青年科研人员的成熟过程中，许多事务都不可能一蹴而就。对邓昱来说，科研不仅仅是达到某个目标，而是在悠长的岁月里，深入探索一项工作，培养一批人才，同时也让自己的生活更加淡定从容。

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南京大学亚原子电镜中心的国仪量子双束电镜

从宏观筛选、样品制备，到原子尺度观察和大数据分析，一套*方法并不是一台设备或一套算法能够独立完成的。它需要科研人员、学生、工程师和仪器平台共同参与。

在邓昱团队的科研流程中，国仪量子的双束电镜承担着样品制备、微纳加工、截面分析等工作，与团队的高通量4D-STEM方法形成衔接。围绕实际样品、实验需求和设备使用，研究人员与工程师持续沟通，让设备真正进入科研现场。

邓昱曾在美国*实验室感受到科研与仪器产业之间高效协同的氛围：实验室提出需求，厂家参与测试和开发，新的方法与新的配件一起被验证、改进，再进入下一轮应用。这样的协同，也让他更加理解国产科学仪器发展的难处与价值。

“好仪器不是造出来就好，而是在真实使用中不断完善的。”

在他看来，国产高端仪器的发展，需要首批用户愿意使用、愿意反馈，也需要企业愿意根据真实需求持续迭代。仪器主机、零部件、原材料、软件算法、高校所和应用用户，只有形成闭环，科研能力与产业能力才能一起成长。

这也是他愿意参与国产仪器应用探索的原因。对一位长期从事电镜研究的科学家而言，支持国产仪器并不是一句口号，而是把问题提出来、把设备用起来、把改进做下去。

电镜中心不仅是科研平台，也是学生成长的现场。

在这里，学生面对的不只是精密仪器，还有样品失败、数据异常、实验条件不稳定，以及一次次需要重新寻找答案的问题。邓昱希望学生学会的，不只是操作设备，更是面对问题、描述问题、与人协作，并从失败中继续往前走。

“挫折和困难肯定有，这是家常便饭。”

这句话既是他对科研的理解，也是他带学生的方式。复杂仪器背后，是复杂的科学问题；而复杂问题的解决，需要耐心、合作和时间。老师和学生之间，不只是单向指导，也是一种共同工作的关系。学生带来新的想法和活力，老师则帮助他们在不确定中建立判断。

邓昱教授与学生交流

邓昱并不主张用焦虑驱动年轻人。他认为，真正有难度的科研工作，越需要冷静和长期积累。人也不能只有工作，还需要家人、朋友和真正喜欢的事情，让自己在挑战之外保持恢复能力。

“不要焦虑，保持一颗平常心。”

从材料微观结构的变化，到一台仪器的持续迭代，再到一个年轻科研人员的成长，很多事情都无法一蹴而就。对邓昱而言，科研并不只是抵达某个结果，而是在漫长的时间里，把一件事做深，把一群人带出来，也把自己的人生走得更从容。

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