2026.07至今，兰州大学，材料与能源学院，青年研究员

2023.07-2026.07，华为海思，高级工程师

2023.01-2023.06，德国卡尔斯鲁厄理工学院，博士后

2019.01-2022.12，德国达姆施塔特工业大学，地球与材料科学，博士

2015.09-2018.07，中国科学技术大学，化学物理，硕士

2011.09-2015.07，哈尔滨工业大学，化学工程与工艺，学士

1.  基于电子断层扫描技术的三维重构方法开发与应用

（1）电子断层扫描的基本原理

传统透射电子显微图像是样品三维结构沿电子束方向的二维投影，深度信息相互重叠。电子断层扫描通过在不同倾转角度采集一系列TEM或STEM投影，并经过配准与计算重构，恢复材料的三维形貌、孔隙结构、颗粒尺寸、界面位置及

元素空间分布，实现内部结构的可视化与定量分析。

ET技术的基本流程

（2）ET重构算法开发

受样品杆倾转范围、样品几何形状及实验条件限制，ET通常无法获得完整角度范围内的投影数据，由此产生“缺失楔”（missing wedge），导致三维重构结果出现方向性分辨率下降、结构拉伸、边界模糊和伪影增强，影响材料形貌测量与定量分析的可靠性。此外，有限投影数量、低电子剂量、图像噪声、样品漂移以及成像条件不一致，也会进一步增加三维重构的难度。

针对上述问题，开展面向不完备投影数据的三维重构算法研究。在传统加权反投影、代数迭代和统计重构方法的基础上，引入稀疏性、结构连续性、非负性及材料物理先验等约束，并探索压缩感知、深度学习和生成式模型在断层重构中的应用。重点研究缺失楔补偿、低剂量重构、投影图像精确配准、伪影抑制和不确定性评估方法，提高有限角度条件下三维重构的分辨率、准确性及稳定性。

有限倾转造成的缺失楔及其对三维重构形貌的影响

（3）ET的应用

材料性能不仅取决于化学组成，还与颗粒、孔隙、界面和缺陷的三维空间分布密切相关。ET能够突破二维投影的结构重叠与深度信息缺失，为建立材料“结构-性能”关系提供直接证据。研究对象可涵盖多孔材料、催化材料、能源材料和半导体结构等。

以负载型催化剂为例，催化剂在间歇式和固定床反应器中的甲酸分解性能差异显著，但二维TEM显示的颗粒粒径分布基本相似。通过ET重构载体与活性颗粒的三维结构，可以确定颗粒位于载体外表面还是内部孔隙，并追踪不同反应条件下颗粒的浸出、迁移与再沉积行为，从空间结构层面解释催化性能差异。

ET揭示催化剂的失效机理

2. 半导体材料与器件结构分析

随着半导体器件持续向微型化、集成化和三维化发展，其内部结构、元素分布、界面状态及缺陷对器件性能和可靠性的影响日益突出。综合高分辨TEM/STEM成像、电子衍射、EDS和EELS等技术，对晶体结构、异质界面、缺陷与应变、元素组成及价态开展多尺度分析；进一步结合三维EDS或ET揭示器件结构和元素分布的空间非均匀性，为先进半导体材料设计、器件结构优化及失效机制分析提供微观依据。

主要论文与专著

[1] Huang, X., Barlocco, I., Villa*, A., Kübel, C., & Wang, D*. Disclosing the leaching behaviour of Pd@CMK3 catalysts in formic acid decomposition by electron tomography. Nanoscale Advances, 2023, 5(4), 1141-1151.

[2] Huang, X., Hlushkou, D., Wang, D., Tallarek, U., Kübel, C*. Quantitative Analysis of Mesoporous Structures by Electron Tomography: A Phantom Study, Ultramicroscopy, 2023, 243, pp: 113639.

[3] Wang, K., Hua, W., Huang, X., et al., Synergy of cations in high entropy oxide lithium ion battery anode. Nature Communications. 2023, 14(1): 1487.

[4] Huang, X., Tang, Y.*, Kübel, C., Wang, D.*, Precisely Picking Nanoparticles by „Nano-scalpel“ for 360⁰ Electron Tomography, Microscopy and Microanalysis, 2022, 28(6), pp.1981-1988.

[5] Prates da Costa, E., Huang, X., et al., Effects of Hydrothermal Treatment on Mesopore Structure and Connectivity in Doped Ceria-Zirconia Mixed Oxides. Langmuir, 2022, 39(1), pp.177-191.

[6] Gu, J., Jian, M., Huang, L., Sun, Z., Li, A., Pan, Y., Yang, J., Wen, W., Zhou, W., Lin, Y. and Wang, H.J., Liu, X., Wang, L., Shi, X., Huang, X., et al., Synergizing metal–support interactions and spatial confinement boosts dynamics of atomic nickel for hydrogenations. Nature Nanotechnology, 2021, 16(10), pp.1141-1149.

[7] Shi, X., Lin, Y., Huang, L., Sun, Z., Yang, Y., Zhou, X., Vovk, E., Liu, X., Huang, X., et al., Copper catalysts in semihydrogenation of acetylene: from single atoms to nanoparticles. ACS Catalysis, 2020, 10(5), pp.3495-3504.

[8] Huang, X., Yan, H., Huang, L., et al, Toward understanding of the support effect on Pd1 single-atom-catalyzed hydrogenation reactions. The Journal of Physical Chemistry C, 2018, 123(13), pp.7922-7930.

[9] Huang, X., Xia, Y., Cao, Y. et al., Enhancing both selectivity and coking-resistance of a single-atom Pd1/C3N4 catalyst for acetylene hydrogenation. Nano Research, 2017, 10(4), pp.1302-1312. (front cover)

[10] Yan, H., Lin, Y., Wu, H., Zhang, W., Sun, Z., Cheng, H., Liu, W., Wang, C., Li, J., Huang, X. et al., Bottom-up precise synthesis of stable platinum dimers on graphene. Nature communications, 2017, 8(1), pp.1-11.