南京大學現代工程與應用科學學院教授、博士生導師，亞原子電鏡中心主任鄧昱，長期從事電子顯微學與原位電鏡研究。對他而言，電鏡從來不只是拍出一張更清楚的圖，而是幫助科研人員理解材料在真實條件下為何改變、如何失效，又怎樣被重新調控。

“可以說，是我選擇了電鏡，也可以說是電鏡選擇了我。"

從本科、碩士、博士都在南京大學物理系完成，到留校工作、赴美國勞倫斯伯克利國家實驗室學習訪問，再回到南大繼續從事電子顯微學研究，鄧昱把三十多年的時間放在了同一條路上。

他說自己的經歷“比較簡單"，但恰恰是這條沒有輕易改變方向的路，讓他持續站在電子顯微學、功能材料和先進制造的交匯處。

鄧昱教授

高端電鏡實驗對環境穩定性要求極高。南京大學亞原子電鏡中心建成十余年來，設備維護、樣品制備、實驗排期和數據處理共同構成了一個持續運行的科研現場。為了獲得更穩定的原子尺度數據，學生有時會選擇清晨或深夜開展實驗。對他們而言，電鏡中心不僅是一個裝有精密儀器的空間，也是一處需要耐心、經驗和協作的實驗現場。

傳統電鏡擅長觀察材料變化前后的狀態，而鄧昱團隊更關心“變化正在發生時"的過程。

電池在循環中可能開裂，材料可能發生不可逆相變；器件在光、電、力、熱等外場作用下，微觀結構會不斷調整，性能也隨之改變。鄧昱團隊長期發展的原位電鏡、多物理場聯合加載和高通量4D-STEM技術，正是為了把材料放回接近真實的工作環境中，觀察其微結構如何演化。

4D-STEM的價值，不只在于采集更大的數據量。它將實空間掃描與倒空間衍射信息同步記錄下來，再借助高速直接電子探測器、數據重構和AI分析，從一次測試中提取結構、電場、應變、缺陷和相結構等多類信息。

在鄧昱看來，電鏡正在從“拍照片、拍視頻"的工具，變成理解材料動態過程的數據平臺。真正重要的不是得到多少幅圖像，而是能否從數據中找到材料變化的原因，建立微結構與性能之間可靠的聯系。

這種方法的意義，最終要在真實問題中得到檢驗。

在動力電池研究中，團隊可以通過原位表征模擬材料在循環中的受力、受熱和加電狀態，從毫米或介觀尺度發現裂紋、異常區域和動態變化；隨后利用聚焦離子束進行微區取樣，在原子尺度觀察相變、界面和缺陷。材料為何開裂、為何發生不可逆相變、問題最初出現在哪里，往往只有沿著這條研究鏈不斷深入，才能得到解釋。

在芯片和集成電路分析中，情況同樣復雜。局部加電和熱點定位可以先把故障范圍縮小到數微米，但對于高集成度器件而言，真正的失效點可能只在十納米量級。研究人員需要借助FIB逐層切削、逐步縮小可疑區域，再結合原子尺度數據和AI分析，判斷問題來自界面擊穿、柵氧層漏電，還是其他局部缺陷。

“成功和有價值，就是一個人出現在合適的地方、在合適的時間做合適的事情。"

鄧昱并不把電池和芯片看作單純的熱門方向。在他看來，科研方法只有進入真實問題，才能接受檢驗，也才能產生更長久的價值。研究不是為了追逐概念，而是要讓方法真正服務產業的發展。

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完善的。"

在他看來，國產高端儀器的發展，需要首批用戶愿意使用、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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