随着电镜内原位技术的不断成熟和发展,透射电子显微镜不再仅仅是材料结构表征的工具,还是实现高精度纳米加工、性能测试等的重要手段。这不但丰富了纳米尺度下开展实验研究的方法,也拓宽了透射电子显微镜的应用范围,为直接从原子尺度探索纳米材料的结构与性能的相关性,揭示材料各种特性的物理本质提供了可靠的实验手段和研究方法,为纳米科学与技术的进一步发展创造了新的契机。本文侧重作者所在研究小组近几年的主要研究工作,以“将纳米实验室建在透射电子显微镜里”的构想为主线,从材料的原位生长、结构加工、性能表征和器件构建等四个方面介绍了近年来基于透射电子显微镜的代表性原位实验研究进展。图1为集成于SiO2/SiN2膜上的石墨烯,在电子束的辐照作用下加工出5nm以下的纳米孔,用于第三代基因测序系统(a为示意图,b为加工出纳米孔的石墨烯膜)。