课题组的研究领域：在透射电子显微方法学方面进行创新，发展液相原位、固态原位、冷冻等电镜方法，研究各类功能材料的原子尺度结构，以及它们在外场调控下的动力学行为，在原子尺度上深入探索材料构效关系。

　　A01组（现代分析电子显微学及其在材料科学中的应用）综合运用电子显微学的相关技术，如电子衍射、会聚束衍射、衍衬像、高分辨TEM像、高分辨扫描透射高角环形暗场（HAADF）和明场（ABF）像、电子能量损失谱以及电子全息成像等，结合原位变温以及电场技术，系统分析了高温超导体、庞磁电阻材料、稀磁半导体、铁电和多铁性材料等一系列功能材料中的微观形貌、晶体构型、电子结构以及化学组分，并揭示这些因素与其物理性质之间的关系。同时，开辟了电场作用下微电子器件内部的空间电荷以及物质转移的研究方向，观察了工作状态下半导体器件的微观结构演化和电荷输运过程，为研究器件的物理机制开辟了新的研究手段。

　　在国际上率先将结构生物领域中的冷冻电镜技术引入到二次电池领域，研究了辐照敏感的电池材料及其界面的微观结构，尤其是备受关注的石墨、硅和金属锂负极，从而成功地联接了结构修饰、性能改善和条件控制等环节。针对氧离子的原子尺度迁移过程、有序构型及其诱导的新奇电磁性质和锂离子迁移导致的过渡金属元素互占位、表面界面结构演化等材料科学领域的前沿课题开展了深入研究。发展了外场调控下离子迁移的原位电子显微学方法，将传统原位电化学电镜实验的分辨率提升至原子尺度。利用原位气相电镜技术，解析固体相变、氧化还原、异相催化等反应机制。

　　课题组首次确定了RMnO₃多铁性化合物中六态畴、四态畴和闭合畴等的原子排布细节，预言了这类体系只能出现偶数态畴，证实了该体系中预言的所有的畴壁微观结构类型；首次直接观察到了电荷俘获存储器中的电荷存储过程与电荷驻留位置；直接观察了HfO₂基阻变存储器中导电通道形成与氧空位的演化过程，揭示了二者之间的联系及此类器件的工作原理；研究了外延LaCoO₃薄膜中的氧空位分布，通过调节氧空位的数量实现了对其磁性能的调控，同时探究了该体系薄膜中的磁性起源；开发了CPU/GPU混合计算高分辨电镜图像的程序，提高了图像模拟的效率；分析了影响高分辨HAADF像中原子投影位置的因素，发现样品轻微的倾转会导致投影位置的畸变，从而干扰对晶体结构的准确分析；系统分析了透射电镜中观察螺旋磁结构的若干假象，证实一个简单的磁结构，在空间中转动过程中，会产生不同的投影结构，为正确理解磁结构的电镜图像提供了新的思路。