多种形貌的多元金属核壳纳米结构因为其通过控制合金元素的分布表现出多重的功能引起极大的兴趣。许多年来,已经发展了多种气相和液相的手段合成这种核壳纳米结构,其中形核生长的机理主要可归纳为层状生长、岛状生长和两者结合的这三种生长模式。最近,在透射电子显微技术上的一个重大发展是利用特殊的液体样品腔来对液相环境进行成像。这个液相成像技术上的突破提供了一种原位研究纳米晶形核生长行为的途径1。然而,其中一个重要挑战是如何能观察壳层材料在籽晶上的异质形核生长的全过程。要达到这个目的,必须在样品腔放到透射电镜里进行观察前把含有籽晶的溶液和含有金属前驱体的溶液分开,以避免有任何的形核和生长。我们通过利用微流体系统把前驱体溶液在透射电镜观察过程中注入到样品腔,使颗粒形核生长,从而能观察到整个核壳结构的形核过程2。再次,我们通过降低透射电镜的电子强度来最大程度地减少电子束对纳米颗粒生长的影响,进而模拟一个真实的纳米颗粒形核生长的环境。我们通过对金在铂正二十面纳米颗粒的形核生长行为的原位研究,发现一种不同于上述三种生长行为的全新生长机制:首先,金团簇沉积在铂正二十面体纳米晶的角上;然后,在角上的金颗粒通过表面扩散方式运动到铂二十面体的边和面上;最后,形成层状的完整沉积。这个对整个沉积生长过程的原位观察揭示了在生长过程中同时存在岛状生长和层状生长,其中的层状生长是通过沉积和表面扩散这两种生长模式达到的动态平衡。后续利用液相原位样品杆在透射电镜中研究20nm颗粒,特别在具有棱、角、面等多种三维几何位置的腐蚀行为。实验结果揭示了腐蚀速率先发生在立方体颗粒和二十面体颗粒的棱和角上,同时在(111)和(100)晶面上的腐蚀速度存在差异,并建立了动态腐蚀模型,提供一套利用TEM成像的二维形貌图片来研究纳米颗粒三维立体腐蚀行为,特别是三维空间下角、棱和面不同腐蚀模式的方法学,并且定量地计算微观不同取向的腐蚀速率3。通过对表面缺陷的原子层厚度的钯@铂方块的原位液相腐蚀过程的研究,发现表面缺陷控制是提高这类核壳结构催化剂稳定性的关键4。