当材料的尺寸降到纳米尺度时,材料表界面结构对其性能的影响越发显著。合理的调控纳米材料的表界面结构、阐明结构与性能之间的对应关系对理解纳米材料在各种应用中的工作机制,探究新异物性,设计新型纳米功能器件而言意义重大。本论文基于原位透射电子显微学方法,以半导体材料为例,研究了其在不同外场作用下的表界面结构的原位调控机理及其新异物性。主要研究内容和结果如下:1.电场作用下硫化物异质界面结构的原位调控。（1）发明了一种电驱动的原位阳离子交换方法,利用这种方法能够精确的调控单体纳米晶的异质界面结构。（2）原位观察了电场作用下CdS/Cu₂S异质界面结构的形成过程,包括:镉的升华、铜的电溶解、铜离子的迁移以及CdS/Cu₂S核壳结构的形成。（3）深入探讨了电驱动阳离子交换方法调控异质界面结构的动力机制:电驱动阳离子交换反应是欧姆热和电场力共同作用的结果;迁入的阳离子来源于金属活性电极,并由电场力驱动进入CdS纳米材料体内;迁出的Cd阳离子是在欧姆热的作用下升华进入了真空环境中。2.电场作用下Cu₂S/W界面结构的原位调控。（1）原位观察了Cu₂S/W界面处可逆的铜析出-回吸现象,发现了Cu₂S纳米线的赝电弹性行为,整个过程包括:低辉铜矿相到高辉铜矿相的转换,铜离子的迁移和积累,铜突触的成核、生长以及自发的回吸。（2）研究了赝电弹性现象的电化学动力机制:Cu离子的析出是由外部电场力驱动的,而铜的回吸是化学电位梯度驱动的。（3）成功的将Cu₂S纳米线的赝电弹性应用于纳米机械系统。构建的Cu₂S纳米线电执行器可用于推动微小物体在纳米/亚纳米的精度下移动,且其具有较好的可重复性。3.电子束辐照下过氧化银纳米颗粒表面结构的调控。（1）原位对比观察了有（无）Ag表面吸附体的Ag₂O₂纳米晶两种截然不同的刻蚀过程。表面吸附Ag的Ag₂O₂纳米晶发生非平衡形状演变,其刻蚀过程包括:球形到方形的刻蚀、两侧刻蚀和底部刻蚀。（2）揭示了电子束刻蚀过程中Ag表面吸附体对Ag₂O₂纳米晶表面结构的调控机理。Ag表面吸附体可以选择性的吸附在Ag₂O₂纳米晶表面的特定位置,防止其覆盖的原子被刻蚀,同时也起到阻断表面原子扩散路径的作用。本文从原子尺度上理解了半导体材料的表界面结构的原位调控机制和新异物性,为复杂表界面结构材料的制备和新型功能器件的设计提供了理论基础。