張敬民(北京大學物理學院電鏡室高級工程師)

張敬民，1973年8月生於山東省濰坊市。博士，高級工程師，北京大學物理學院電鏡室Tecnai F20 透射電鏡儀器負責人。

基本介紹

  • 中文名：張敬民
  • 出生日期：1973年8月
  • 畢業院校：德國Martin-Luther. Univ. & 馬普微結構物理所 
  • 學位/學歷：博士
  • 職務：高級工程師 
人員介紹,教育經歷,主要工作內容（2007－2009）：,1.《透射電子顯微學》教學,2.科研工作及發表第一作者文章,3.電鏡管理工作,4.軟體開發,5.網站建設 & 電鏡室實驗預約系統,

人員介紹

張敬民，1973年8月生於山東省濰坊市。博士，高級工程師，北京大學物理學院電鏡室Tecnai F20透射電鏡儀器負責人。

教育經歷


1992.09－1996.07 本科，武漢大學物理學院
1996.09－1999.07 碩士，武漢大學物理學院
1999.07－2001.11 網路工程師，中創軟體有限責任公司
2001.11－2004.12 博士，德國Martin-Luther. Univ. & 馬普微結構物理所；研究方向：透射電子顯微學及電子能損譜學
2005.04－2007.03 博士後，北京大學物理學院；研究方向：納米材料的電子顯微學表征
2007.03－現在，北京大學物理學院電鏡室；主要工作內容：教學、科研、大型設備管理、設備功能開發和實驗室基礎建設。

主要工作內容（2007－2009）：

1.《透射電子顯微學》教學

  • 透射電鏡的分析功能非常強大，可以對樣品進行高分辨、衍射、衍襯、Z襯度、X射線、能損譜、電子全息等各種分析，從而獲得晶體的結構、缺陷、成份、磁性等信息。如果僅僅把透射電鏡作為一种放大鏡工具去使用，實在是一種資源浪費。電鏡室是全校的技術支撐平台，透射電鏡的使用水平直接影響著全校的科研工作。遺憾的是，2008年本課程開課以前，電鏡室的大部分工作仍局限於把透射電鏡簡單地當成放大鏡，電鏡室對學生只進行上機操作培訓，學生沒有基本的透射電子顯微學知識，所以很難充分利用透鏡的強大功能。
    本課程的教學目的是使學生充分利用透射電鏡的各種功能，為今後的科研工作奠定堅實的理論和實踐基礎。本課程詳細講授了透射電子顯微鏡的基本結構、工作原理和 各種強大的分析功能，以及透射電子顯微學在材料科學中的最新套用。本課程採用理論教學和演示實驗相結合的方式，使學生更加容易理解透射電子顯微學。
    本課程的理論教學和演示實驗全部由我承擔，避免了理論教學和實際操作之間的脫節。自2008年開課以來，選修過本課程的學生明顯有培訓快、操作能力強的特點。本課程將作為電鏡室透射電鏡上機操作培訓的基礎選修課程，要求參加上機培訓的學生儘可能參加該課程的學習。
    本課程是研究生院開設的公共選修課程，課程號是30810190，總學時為54學時，授課對象為全校研究生。

2.科研工作及發表第一作者文章

  • 環境掃描電鏡下ZnO納米結構的原位生長觀察研究
    這是一項開創性的工作，本人在環境掃描電鏡中用熱台對Zn粉末加熱，同時通入氬氧混合氣體，使之產生化學反應，成功地原位觀察到了ZnO納米結構的生長過程。大量的實驗表明：ZnO在500－600℃的溫區內沿a軸[2-1-10]方向生長，在600℃以上的溫區內沿c軸[0001]生長。由此創建了ZnO隨溫度的生長模型。相關文章發表在APL上。
    在此工作基礎上，本人正在承擔973項目（編號：2009CB623700）中子項目－氣體注入系統的搭建。該系統將多路反應氣體直接注入到環境掃描電鏡中的樣品表面，位置控制精度1um，對晶體生長環境進行更加精確的控制。
  • 發明了一種規模化製備超精細納米結構的方法
    通過該技術可以加工包括納米孔和納米光柵狹縫在內的超精細納米結構，加工精度為1nm，穿透深度可達 300納米，可控性及可重複性很高，可排列出任意二維陣列，在製備DNA測序器件、原子波衍射器件和單粒子探測器件中具有廣泛套用。今年，IBM公司宣布介入用納米孔技術進行DNA測序器件的研發，有望3年內出產品。相關文章發表在Nanotechnology和《電子顯微學報》上，另外還獲得電子顯微鏡學會2007年優秀論文獎。
  • 用電子能量損失譜方法研究納米材料的摻雜
    通過電子能量損失譜分析和第一性原理計算，確定出具有室溫稀磁性質的ZnO納米帶中Mn摻雜原子的化學價態為+2價，並且Mn原子處於氧八面體的中心，而不是簡單的替代Zn位（氧四面體中心）。相關文章發表在Journal of electron microscopy上。
  • 發表文章列表
    1)J. M. Zhang, C. Yu, Z. M. Liao, L. P. You, H. Q. Ye and D. P. Yu, Characterization of Mn-doped ZnO nanobelts by electron energy-loss spectroscopy. Journal of Electron Microscopy, 58，295(2009).
    2)J. M. Zhang, A. Visinoiu, F. Heyroth, F. Syrowatka, M. Alexe, D. Hesse and H. S. Leipner, High-resolution electron energy-loss spectroscopy of BaTiO3/SrTiO3 multilayers. Phys. Rev. B, 71, 064108(2005).
    3)J. M. Zhang, R. J. Gaboriaud, F. Heyroth, F. Syrowatka and H. S. Leipner, Electron Energy-Loss Spectroscopy Investigation of Y2O3 Films on Si (001) Substrate. Thin Solid Films, 496, 266(2006).
    4)J. M. Zhang, L. P. You, H. Q. Ye, and D. P. Yu, Fabrication of ultrafine nanostructures with single-nanometre precision in high-resolution TEM. Nanotechnology, 18, 155303(2007).
    5)J. M. Zhang, X. Z. Zhang, L. Chen, J. Xu, L. P. You, H. Q. Ye and D. P. Yu , In situ study of the growth of ZnO nanosheets using environmental scanning electron microscope. Appl. Phys. Lett., 90, 233104(2007).
    6)張敬民，廖志敏，尤力平，葉恆強，俞大鵬, 超精細納米結構加工技術, 電子顯微學報，Vol.26, 第3期，167(2007).
    7)Z. M. Liao, K. J. Liu, J. M. Zhang, J. Xu, D. P. Yu, Effect of surface states on electron transport in individual ZnO nanowires, Physics Letters A, 367, 207(2007).
    8)Z. M. Liao, Y. D. Li, J. Xu, J. M. Zhang, K. Xia, D. P. Yu, Spin-filter effect in magnetite nanowire, Nano Lett., 6, 1087(2006).
    9)T. Hoche, Z. J. Shen, M. Nygren, J. M. Zhang, P. A. van Aken, F. Heyroth, R. Uecker , Internal strain formed in oxide ceramics upon spark-plasma sintering, Philos. Mag., 87, 4555(2007).
    10)H. L. Lei, Y. J. Tang, J. Li, J. S. Luo, J. M. Zhang, In situ encapsulation of copper nanoparticles by the dielectric barrier discharge, Appl. Phys. Lett., 91, 113119 (2007).
    11)J. M. Zhang, Application of high resolution electron energy-loss spectroscopy to ferroelectric thin films, Journal of Chinese Electron Microscopy Society, 24, (2005).
    12)J. M. Zhang, B. Wang, S. J. Wang and D. Z Ma, Investigation of free volume properties in segmented copolymer PET/PEO by positron annihilation, Journal of Wuhan University, 45, 69(1999).
    13)B. Wang, C. Q. He and J. M. Zhang, On the aging characterization of poly(ethylene-terephthalate) by positron annilation spectroscopy, Phys. Lett. A., 235, 557(1997).
    14)B. Wang, M. Zhang, J. M. Zhang, C. Q. He et al., Compositional and temperature dependence of free volume in segmented copolymer PET/PEO studied by positron spectroscopy, Phys. Lett. A., 262, 195(1999).
  • 電子顯微鏡學會優秀論文獎1項

3.電鏡管理工作

  • 管理維護環境掃描電鏡（2007年6月－2008年2月）。在這9個月中，培訓校內學生共54人，開放機時：環境掃描1143小時，能譜分析197小時，陰極螢光273小時。
  • Tecnai F20高分辨透射電鏡的全部調研、文檔、安裝及調試工作。
  • Tecnai F20高分辨透射電鏡實驗室房間的所有設計、裝修和改造工作。
  • 電鏡室內所有計算機（30台）、網路、印表機的全部日常維護工作。

4.軟體開發

  • 電鏡實驗用戶自動管理軟體EMClient
    該軟體解決了繁重的校內基金統計工作。通過資料庫查詢，用戶可以隨時查看機時使用情況。
  • 透射電鏡數據處理外掛程式ImageManager
    該軟體具有：電鏡控制（電子束及樣品台），圖像處理，衍射圖示定，能損譜分析，數據導出，線上操作等功能，大大方便了透射電鏡大量的數據處理工作。
  • 衍射圖三維重構解未知晶體結構軟體MyTEM
    這套軟體填補了電鏡室解未知晶體結構的空白。通過這套軟體，可以很容易的確定出未知晶體結構的晶胞參數，並且可以確定出相應的空間群。

5.網站建設 & 電鏡室實驗預約系統

  • 為了積極回響電鏡室24小 時開放的規劃，本人專門開發了電鏡室的網站和預約實驗系統。通過網站，用戶可以及時了解各電鏡的功能、指標參數和當前使用情況。電鏡室的最新訊息也將在網站公告上發布。電鏡室實驗預約系統已經開發完成，該預約系統大大增加了預約實驗的透明度，同時也簡化了電鏡預約工作。網站的全部維護工作也是由我負責。
  • 電鏡室網
  • 電鏡室實驗預約系統網

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