在南京大學亞原子電鏡實驗室內，屏幕上的細微瑕疵，可能預示著材料性能的轉變，也可能揭露了設備故障的根本原因。

可以說，是我與電鏡結緣，也可以說是電鏡與我結下了不解之緣。

鄧昱教授在南京大學物理系完成了本科、碩士和博士的學習，并在畢業后留在母校工作。他曾前往美國勞倫斯伯克利國家實驗室進行學術交流，之后返回南大繼續投身于電子顯微學的研究領域，將超過三十年的光陰奉獻給了這一科研道路。

鄧昱教授的職業生涯雖然被他本人描述為“相對單一"，然而正是這種始終如一的堅持，讓他始終處于電子顯微學、功能材料和制造技術的交叉領域。

鄧昱博士

精密電子顯微鏡實驗對實驗室環境的穩定性有著的要求。南京大學亞原子電子顯微鏡中心自建立以來已有多年歷史，其設備保養、樣本制備、實驗安排和數據解析形成了一個連續不斷的科研活動。為了捕獲更加穩定的原子級數據，研究人員有時會選擇在清晨或深夜進行實驗。對于他們來說，電子顯微鏡中心不僅僅是一個配備了精密設備的場所，更是一個需要耐心、技巧和團隊合作的科研環境。

傳統電子顯微鏡主要觀察材料在變化前后的形態，相比之下，鄧昱的研究小組更專注于捕捉變化發生過程中的動態。

在電池充放電過程中，可能會發生破裂，材料也可能經歷不可逆轉的相變；在光、電、力、熱等外部作用下，設備內部的微觀結構會持續變化，進而影響其性能。鄧昱團隊經過多年研發的現場電鏡技術、綜合物理場加載技術以及高吞吐量的4D-STEM技術，旨在模擬材料在實際工作條件下的微結構變化。

4D-STEM技術的優勢不僅僅體現在數據量的增加上。該技術能夠同時捕捉實際空間的掃描數據和倒易空間的衍射信息，通過高速電子探測器、數據重建和人工智能分析技術，使得在單次實驗中能夠獲取包括結構、電場、應變、缺陷以及相結構在內的多種信息。

鄧昱認為，電子顯微鏡正逐漸從簡單的“拍照、錄像"設備轉變為一個能夠深入理解材料動態變化的數據平臺。關鍵不在于收集到的圖像數量，而在于能否通過這些數據揭示材料變化的根本原因，并在材料的微觀結構和其性能表現之間建立起確切的聯系。

這種技術的實際價值，需要在實際應用中驗證其效果。

在電池技術研發領域，科研團隊能夠利用原位表征技術模擬材料在充放電循環過程中的力學、熱學和電學響應，從而在宏觀或中觀尺度上識別出裂縫、異常區域和變化趨勢。進一步地，通過聚焦離子束技術對特定微小區域進行采樣，可以在原子級別上探究材料的相變、界面特性和缺陷。要理解材料的斷裂原因、不可逆相變的本質以及問題的起始位置，通常需要沿著這一研究路徑持續探索。

在芯片和集成電路的故障診斷中，面臨的挑戰同樣巨大。通過局部通電和熱點檢測技術，可以將故障區域大致定位到微米級別，但對于高度集成的器件來說，實際的故障點可能精細到納米級別。科研人員必須使用聚焦離子束技術進行逐層切割，逐步縮小可能的故障區域，并利用原子級別的數據以及人工智能技術進行綜合分析，以確定故障是由界面擊穿、柵極氧化物層的電流泄露，或是其他微小缺陷引起的。

成就與價值，體現在個體在恰當的場合、恰當的時機做出恰當的行動。

鄧昱不將電池和芯片僅視為流行趨勢。他相信，只有將科研方法應用于實際問題中，它們才能得到驗證，并帶來持久的價值。科研的目的不應是追隨潮流，而應致力于推動產業發展。

南京大學亞原子電鏡實驗室的國儀量子雙束電子顯微鏡

從宏觀層面的篩選、樣本制備，到原子級別的觀察和大數據的分析，一套高效的研究方法不可能僅靠單一的設備或算法獨立實現。這一過程需要科研工作者、學者、技術人員以及實驗設備平臺的通力協作。

鄧昱團隊的科研過程中，國儀量子雙束電鏡扮演著樣品制備、微納加工、截面分析等關鍵角色，并與團隊的高通量4D-STEM技術相互配合。針對實際樣品、實驗需求及設備運用，科研人員與工程師保持密切交流，確保設備能夠有效融入科研實踐。

鄧昱在美國國家實驗室體驗到了科研與儀器制造領域間的緊密合作：科研機構明確提出具體需求，制造商積極參與到產品測試和研發過程中，新研發的技術與配件經過驗證和優化后，再投入到實際應用中。這種合作模式使他深刻認識到國產科研設備發展面臨的挑戰及其重要性。

優質的設備并非一經制造便無缺，而是在實際應用過程中不斷優化升級。

他認為，儀器的進步，依賴于早期用戶的積極應用和反饋，同時企業也需根據實際需求不斷優化產品。包括儀器主體、配件、原料、軟件算法以及學術機構和實際應用者在內的各個環節，只有構建起完整的循環體系，科技實力與產業實力才能實現同步提升。

他投身于國產儀器的應用研究，是因為他認為支持國產儀器不應該只是空談，而應該是實際行動，包括發現問題、使用設備和不斷改進。

電子顯微鏡實驗室不僅是科學研究的基地，也是學生發展的重要場所。

在電鏡中心，學生們所要應對的挑戰遠不止操作復雜的儀器。他們還要面對樣品的失敗、數據的異常、實驗條件的波動，以及不斷需要重新探索的問題。鄧昱期望學生們能夠掌握的，不僅僅是儀器的使用，更重要的是學會如何面對挑戰、準確描述問題、與他人合作，并在遭遇挫折后能夠堅持不懈地前進。

挑戰和難題是科研過程中不可避免的一部分。

這句話反映了他對科學研究的見解，同樣也體現在他指導學生的方法上。在精密設備的背后，隱藏著更為復雜的科研難題；而這些問題的攻克，則需依賴于持久的耐心、團隊協作以及時間的積累。導師與學生之間，不僅僅是指導與被指導的關系，更是一種協作共進的伙伴關系。學生們貢獻了創新思維和熱情，而導師則協助他們在充滿未知的環境中形成自己的見解。

鄧昱教授經常與學生們進行深入的討論和交流。

鄧昱教授提倡以平和心態引導年輕人，他認為科研工作需要冷靜思考和持續學習。除了工作，人們還應擁有家庭、友誼和個人愛好，以在面對挑戰時保持自我恢復的能力。

保持冷靜，以平和的心態面對挑戰。

從微觀材料結構的演變，到儀器的連續升級，以及年輕科研工作者的發展，許多事務都不是一朝一夕能夠完成的。在鄧昱看來，科研工作不僅僅是達到一個目標，而是在悠長的歲月中，深入鉆研一項工作，培養一批人才，同時也讓自己的生活更加平和。

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南京大學亞原子電鏡中心的國儀量子雙束電鏡

從宏觀篩選、樣品制備，到原子尺度觀察和大數據分析，一套先進方法并不是一臺設備或一套算法能夠獨立完成的。它需要科研人員、學生、工程師和儀器平臺共同參與。

在鄧昱團隊的科研流程中，國儀量子的雙束電鏡承擔著樣品制備、微納加工、截面分析等工作，與團隊的高通量4D-STEM方法形成銜接。圍繞實際樣品、實驗需求和設備使用，研究人員與工程師持續溝通，讓設備真正進入科研現場。

鄧昱曾在美國國家實驗室感受到科研與儀器產業之間高效協同的氛圍：實驗室提出需求，廠家參與測試和開發，新的方法與新的配件一起被驗證、改進，再進入下一輪應用。這樣的協同，也讓他更加理解國產科學儀器發展的難處與價值。

“好儀器不是造出來就好，而是在真實使用中不斷的。"

在他看來，國產儀器的發展，需要用戶愿意使用、愿意反饋，也需要企業愿意根據真實需求持續迭代。儀器主機、零部件、原材料、軟件算法、高校院所和應用用戶，只有形成閉環，科研能力與產業能力才能一起成長。

這也是他愿意參與國產儀器應用探索的原因。對一位長期從事電鏡研究的科學家而言，支持國產儀器并不是一句口號，而是把問題提出來、把設備用起來、把改進做下去。

電鏡中心不僅是科研平臺，也是學生成長的現場。

在這里，學生面對的不只是精密儀器，還有樣品失敗、數據異常、實驗條件不穩定，以及一次次需要重新尋找答案的問題。鄧昱希望學生學會的，不只是操作設備，更是面對問題、描述問題、與人協作，并從失敗中繼續往前走。

“挫折和困難肯定有，這是家常便飯。"

這句話既是他對科研的理解，也是他帶學生的方式。復雜儀器背后，是復雜的科學問題；而復雜問題的解決，需要耐心、合作和時間。老師和學生之間，不只是單向指導，也是一種共同工作的關系。學生帶來新的想法和活力，老師則幫助他們在不確定中建立判斷。

鄧昱教授與學生交流

鄧昱并不主張用焦慮驅動年輕人。他認為，真正有難度的科研工作，越需要冷靜和長期積累。人也不能只有工作，還需要家人、朋友和真正喜歡的事情，讓自己在挑戰之外保持恢復能力。

“不要焦慮，保持一顆平常心。"

從材料微觀結構的變化，到一臺儀器的持續迭代，再到一個年輕科研人員的成長，很多事情都無法一蹴而就。對鄧昱而言，科研并不只是抵達某個結果，而是在漫長的時間里，把一件事做深，把一群人帶出來，也把自己的人生走得更從容。

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