随着微机电系统(MEMS)的进一步微型化，构建器件的金属及半导体等材料逐渐面临着新的挑战。在纳米尺度下，材料的电学、力学和热学性质往往不再遵从宏观材料的规律，因而更小尺寸MEMS的设计和制造需要重新考虑纳米尺度下材料的特殊结构和性能。本论文基于原位透射电子显微学方法，以半导体和金属合金纳米颗粒为例，研究了其在热场作用下的结构演变。主要研究内容和结果如下：
　　1.热场作用下CdSe/CdS半导体纳米颗粒结构演变的原位研究
　　(1)提出了一种新的晶体限域生长方法制备单个空心纳米结构。通过改变加热温度和电子束辐照参数控制CdSe/CdS核/壳纳米颗粒的升华和再生长，实现了单个空心CdSeS纳米结构的可控制备。
　　(2)限域生长过程中，电子束辐照起着主导作用。而且空心CdSeS纳米结构的再生长强烈依赖于部分升华CdSe/CdS纳米颗粒剩余体积与碳壳的体积比，只有当体积比约为0.2-0.8的CdSe/CdS纳米颗粒才能成功地形成空心CdSeS纳米结构。
　　2.热场作用下铜银合金纳米颗粒结构演变的原位研究
　　(1)在高真空条件下对CuAg合金纳米颗粒进行原位加热处理，原子尺度下发现当尺寸降至10nm以下时，CuAg异质结构优先形成独特的Cu(100)/Ag(100)界面，不同于大尺寸颗粒中传统的Cu(111)/Ag(111)界面。
　　(2)通过是否考虑表面能的贡献(取决于表面与体积比)来考虑尺寸效应，以确定界面的优先取向关系。当尺寸降至10nm以下时，表面与体积比显著增加，表面能变得越来越占主导地位并在确定最终的相间结构中发挥重要作用。
　　(3)最后，讨论了一种合理的原子运动机制来解释尺寸对不同异质界面形成的影响。对于10nm以下的颗粒，由于表面/体积比显著增加，表面扩散是驱动质量传递的主要机制，决定形成异质界面的类型。
　　3.热场作用下铜镍合金纳米颗粒结构演变非原位研究初探
　　(1)在大气环境中研究了热场作用下球形Cu/Ni核/壳结构纳米颗粒的热稳定性，实验结果发现近球形的Cu/Ni核/壳纳米结构转变成了空心的截角立方体过氧化镍。
　　(2)通过在透射电镜中原位加热实验发现氧气是空心截角立方体结构形成的必要条件。