材料中的电荷密度分布决定了它们的化学键，电子传输以及光学和机械性能。假设样品在光束照射区域内是完全均匀的，则可以通过X射线或电子衍射技术通过拟合它们的结构因子来间接测量散装材料的电荷密度。扫描隧道显微镜和原子力显微镜的最新发展使我们能够看到化学键，但仅在表面上。因此，解决具有不完善的晶体结构的纳米结构和功能材料中的电荷密度仍然是一个挑战，例如，出现新物理的缺陷，界面或边界的结构。近日，加利福尼亚大学Ruqian Wu和Xiaoqing Pan 描述了一种现实空间成像技术的发展，该技术可以使用扫描透射电子显微镜和角度分辨像素化快速电子检测器直接绘制晶体材料的局部电荷密度。使用该技术，研究人员对SrTiO₃ / BiFeO₃异质结中的界面电荷分布和铁电极化进行了成像，并发现了由于BiFeO₃极化场的穿透而在界面处产生的电荷积累，这通过与密度泛函理论计算。在这项工作中建立的电荷密度成像方法使电子显微镜技术从检测原子到成像电子，为研究结晶固体中的局部键合开辟了一条新途径。

Gao, W. Wu, R. Pan, X. et al. Real-space charge-density imaging with sub-ångstrom resolution by four-dimensional electron microscopy. Nature 2019.

DOI:10.1038/s41586-019-1649-6

https://www.nature.com/articles/s41586-019-1649-6_reference.pdf