HAADF-STEM(高角度环形暗场扫描TEM)提出了对聚合物材料的纳米级组织成像的最有效模式，只要它们具有不同密度和/或原子量的相。与传统BF-相比TEM， HAADF-STEM图像不具有相位对比度，信噪比较高。HAADF-STEM信号的非相干性质提供了可以直接解释的图像。在不同相的原子量或密度相似的情况下，可以使用选择性染色或eels指纹。
低温切片和碳涂层制备样品
对于本应用说明，研究了由反电荷低聚aba型三嵌段共聚物(DMAEA-BA-DMAEA和CEA-BA-CEA)混合物组成的超分子热塑性材料。
用a在-80℃冷冻切片，得到60 nm的超薄切片徕卡EM UC7配有切片机徕卡EM FC7细胞室(图1)。使用微操作器和静电充电器将切片带连接到Quantifoil网格上。(图2,3)。样品用四氧化锇(2%)蒸汽染色30分钟。OsO4选择性地染色聚合物材料中的带电相(DMAEA-CEA结构域)。获得的TEM在栅格的两侧涂上一层2纳米厚的非晶碳层徕卡EM ACE600高真空涂布机。这种碳膜改善了后续成像过程中的散热、充电和质量损失。
成像仅在碳膜上覆盖孔的染色切片部分进行(图4)。当BF-TEM(图5)，较强的相位对比度和较差的信噪比阻碍了对形态的清晰观察。另一方面，HAADF-STEM(图6,7)清楚地解决了纳米级的相分离(带电域是明亮的)。在这里,OsO4仅在截面表面相互作用。沿着相同材料的两个垂直平面的切片(图6,7)显示了相同的形态。
不同材料的HAADF-STEM图像如图8-11所示。它们都表现出纳米相分离的形态。通过对HAADF-STEM图像的傅里叶变换(FT)证实，Mix 1(图8)显示了在空间上随机分布的球形分散带电DMAEA-CEA畴。(见图8插图)，离散域的特征尺寸为6.7±1.1 nm。Mix 2(图9)显示了带电DMAEA-CEA相的卷曲六边形圆柱束。图9底部的插图展示了DMAEA-CEA的圆柱体几乎紧密排列的六边形。上面的插图显示了HAADF-STEM图像的FT，并与图13所示的SANS衍射图进行了直接比较。
可以观察到两个反射环:一个更弥散的环对应于平均面间距约为14.7 nm的面间距，另一个锐利的环对应于面间距约为8.3 nm的面间距(使用SANS观察，图13)。这些环可以看作是圆柱填充阵列的六边形单元格的100和110个反射，从而得到面内单元格参数α ~ 16.6 nm。对于Mix 3(图10)和Mix 4(图11)，分别从HAADF-STEM图像中获得8-10 nm和14-18 nm的重复距离。这些重复距离与SANS测量得到的数据完全一致(图13)。
超薄聚合物切片的HAADF-STEM分析提供了混合物纳米形貌的详细评估。混合物中三嵌段共聚物之间的平衡和嵌段的大小决定了纳米形态，对最终的材料性能至关重要。在选择良好的混合物的情况下，带电块以六边形填充的圆柱形形态与不带电矩阵相分离。当使用不同大小的中间块时(Mix 3和Mix 4)，结构就不那么有序了。
应用一层非晶态碳是一种有效的方法来消散电荷和限制质量损失。此外，只需几纳米的碳就足以实现这一目标。自适应碳丝蒸发工艺徕卡EM ACE600确保准确的层沉积，不会干扰成像和/或光谱技术。
