纳米材料在成核、生长、自组装和催化反应等物理化学过程中，通常会改变其结构、形貌以及化学状态。材料自身的异质性和缺陷也可能影响其转变途径。全面了解纳米材料的转变对于设计新型材料和拓展其在功能器件中的应用至关重要。与传统的非原位光谱或显微镜方法相比，液相透射电子显微镜 (TEM) 能直接观察单个纳米颗粒的演变动态，揭示转变过程中的控制因素。尽管面临挑战，但在过去几十年中，高时空分辨率下对液体和复杂系统中纳米级材料转变过程的实时成像取得了重大进展。近年来，液相TEM更是引起了广泛关注。液体腔、成像和图像分析技术的发展实现了诸如原子级高分辨率成像和使用电子衍射X射线光谱（EDS）与电子能量损失谱（EELS）进行实时化学分析等改进。液相TEM已成为解决众多挑战性问题的强大平台，揭示了纳米粒子成核、生长和自组装、固液界面动力学及催化等过程中的动态纳米尺度转变，促进了一系列重要发现。

本文重点介绍利用液相TEM揭示具有独特形貌的纳米级材料的动态转变，例如通过定向附着形成一维（1D）纳米线材料和二维（2D）材料的生长；异质性和缺陷对纳米尺度转变途径的影响，原子缺陷对纳米材料的熟化、刻蚀、生长和相变的影响，以及固液界面的影响。这些研究突出了通过成像和理解纳米尺度非平衡过程进行探索的努力。这些基础研究将原位观察与理论计算相结合，促进了新材料合成的发现，以及它们在功能器件中的实际应用。

郑海梅课题组的研究聚焦在通过原子水平的异质性和涨落来控制材料的物理和化学过程；通过开发和应用原位液相透射电子显微镜，研究纳米材料和固液界面的成核、生长和转变动态。主要集中在固-液界面或者气-液-固界面材料转变以及相界面动力学现象，他们开发新型原位环境透射电镜技术，结合其它方法探索材料科学领域的诸多挑战，并取得了众多原创性成果：利用聚合物电化学液体池研究了二氧化碳电还原过程中的带电固液界面原子级演化动态、利用液态环境透射电镜技术在溶液中发现了二维材料生长的新机理、在PbSe超晶格相转变过程中发现了单个纳米晶体的变形，提出了溶液环境中纳米枝晶的形成机理，由于在上述领域中的突出贡献Zheng被美国材料学会授予学会奖章。

Zhang Q, Lee D, Zheng H. Nanoscale materials transformations revealed by liquid phase TEM. Nano Research, 2024, https://doi.org/10.1007/s12274-024-6885-x.