原位实验是理解样品真实变化的重要手段。英国斯旺西大学RichardPalmer教授研究团队了日本电子(JEOL)JEM-2100F(配有CEOS球差矫正器)透射电镜配合原位加热样品杆，实验测定了具有尺寸选择特性的沉积金纳米团簇之间的能量差异，结果发表在了《Nature Communication》上。
HAADF STEM images of Au561 clusters at 20 °C and 500 °C. a–d HAADF STEM images of Au561clusters and e–h matching multi-slice electron scattering simulations of the cuboctahedron and Ino-decahedron at different orientations. a, b Experimental images recorded at 20 °C; c, d Images recorded at 500 °C. i Rotation angle of the cuboctahedron and Ino-decahedron geometries
实验的温度变化范围从20-500℃，原子级分辨率的HAADF图像充分说明了JEOL TEM产品的高稳定性，这也是原位实验成功的基础。
纳米世界的结构和运行状态由多维的和潜在的能量表面(PES)连接在一起，这种能量也被描述为配置结构所需的自由能量。至今为止，已经有很多的理论计算结果给出了一般纳米结构和特定纳米团簇中的异构体的能量差异。
由于在催化中扮演了成型的作用，纳米金团簇已经吸引了很多研究人员的关注，也有相当多的理论计算结果，但是PES的关键参数一直没有被实验摸索出来。
而原位TEM实验既可以实时解这些结构异构体(isomers)间能量差异，还可以用来设计并得到完美的材料。
举例来说，如果一个特定的异构体不稳定，使其暴露在高温下将会使用他转向固态（如淬火），这种变化将影响（或好或坏）整个系统的特性。这些转换的行为与过程与包括催化、药物传递等纳米颗粒的实际应用密切相关。
本文作者从拥有平衡比例的十面体和面心立方（FCC）异构体中的Au561团簇中，通过原位实验获得了两者之间的能量差异。
The proportion of structural isomers versus temperature. a The proportion of structural isomers for Au561 clusters on amorphous silicon nitride at ten temperatures: 20 °C, 50 °C, 75 °C, 100 °C, 125 °C, 150 °C, 200 °C, 300 °C, 400 °C and 500 °C. The clusters are classified as face-centred-cubic (circles), decahedral (diamonds), icosahedral (squares) or unidentified/amorphous (triangles). The numbers of experimental images recorded at each temperature are 133, 161, 128, 126, 151, 141, 132, 191, 167 and 143 respectively. Poisson error bars, derived from these statistics, are shown for the isomer proportions. b The ratio of Dh to fcc clusters versus temperature. The low-temperature regime (20–125 °C) is in diamond markers and the high-temperature regime (125–500 °C) in circle markers. Lines between points plotted are simply a guide to the eye. Error bars, derived according to the error propagation law, are shown for the Dh:fcc ratio
原文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-018-03794-9