随着原位电子显微术的发展，在电镜中对纳米材料通电测试并实时观察成为可能。电迁移是材料在电流作用下发生迁移运动的现象，它对器件设计，材料应用，材料加工等方面来说都是很重要的基础研究。我们对各种纳米材料的电迁移进行了系统的原位电子显微学研究，对象包括各种纳米线，纳米管，薄膜以及液体等，观察了纳米材料中的几种典型缺陷比如空位，表面，界面，位错和液态非晶结构电迁移的动态过程，并且理论分析了几种缺陷的电迁移性质和有关现象。全文内容总共分为如下五部分：首先，原位透射电镜能够对半导体纳米线和金属纳米线的瞬间电失效过程进行观察。实验和理论分析结果表明半导体纳米线的电失效是由热效应导致，金属纳米线的失效是由空位受电迁移力扩散带来的应力导致。理论模型可以给出了这两种失效机制的区分方法，其失效机制主要由纳米线本身的电性质和热性质决定。第二，经过原位电镜实验的观察，我们发现通电碳管中输运物质的机理和以往人们认为的的电迁移力主导的观点不符，热蒸发和热迁移力同样也能输运碳管内的物质。在很多情况下，热迁移力的影响会远超过电迁移力的影响。理论分析表明，碳管和输运物质的几个参数决定了物质所受热迁移力的大小以及输运机制。第三，通过原位电镜实验我们发现钨纳米线表面在通过大电流时，会发生表面凹凸，表面小面化以及瑞利不稳定性现象。纳米线的电导变化率以及电导率发生大幅变化的时间间隔的概率分布都满足一定的指数规律，这种现象表明钨纳米线表面电迁移的过程属于开关间歇性过程。第四，我们通过透射电镜中的衍衬像技术进行原位观察表明，铝薄膜中的位错在通电的情况下能够发生运动，而且电流也可以驱动原子扩散从而改变位错环的大小，类似于奥斯瓦尔德熟化效应。第五，原位透射电镜实验表明，液态镓在通电的情况下可以发生和电子风力相反方向的电迁移。而且液态镓在直流电下电迁移时保持稳定，通过液态桥定向流动。实验中我们实现了最窄3.5nm的液体镓桥。电迁移的启动电流密度和液态桥的宽度相关。以上的这些原位电镜实验和理论分析可以为揭示电迁移的物理本质提供有益的信息，也为将来纳米材料的应用打下基础，特别是比如纳米器件的失效保护设计，纳米尺度的物质输运设计等等，以及为电致塑性加工等的工业应用提供帮助。