利用 4D 扫描共焦电子衍射观测有机分子纳米晶的结构演化

由于辐射敏感性和复杂结构，利用电子显微镜直接观测有机分子纳米晶及其演化极具挑战性。本文引入 4D 扫描共焦电子衍射（4D-SCED），其可对体异质结（BHJ）薄膜进行直接原位观测。4D-SCED 将共焦电子显微镜与像素化探测器结合，以高于以往方法一个数量级的低剂量记录具有高角分辨率的聚焦斑点状衍射图样。我们将其应用于研究有机太阳能电池中的活性层，即 DRCN5T:PC$_{71}$BM BHJ 薄膜。以约 5 nm 分辨率和约 5 e$^-$/A$^2$ 的剂量预算，对平面内与平面外取向的 DRCN5T 纳米晶的结构细节进行成像。我们利用原位退火观测给体晶体的生长、晶体取向的演化，以及 PC$_{71}$BM 在界面的逐步富集。这种高剂量效率的方法为研究束敏感软材料开辟了新可能。