纳米粒子的尺寸与形貌直接决定其光学、催化与生物医学性能。金纳米粒子（Au NPs）因局域表面等离子体共振（LSPR）、高化学稳定性与良好生物相容性，被广泛用于传感、光热治疗与催化领域，其性能对粒径分布高度敏感——粒径偏差 20% 即可显著改变吸收峰位与活性。透射电子显微镜（TEM）是表征纳米粒子尺寸与形貌的最直接手段，结合统计图像分析可定量获得粒径分布。
本项目对柠檬酸盐还原法合成的 Au 纳米粒子开展 TEM 表征，采集 HAADF-STEM 高角环形暗场像，统计粒径分布并评估合成均匀性。
透射电子显微镜利用高能电子束（80–300 keV）穿透薄样品，电子与原子相互作用产生的散射、衍射与相位差被物镜成像。HAADF-STEM（高角环形暗场扫描透射）模式收集高角散射电子，其强度与原子序数的平方（Z²）近似成正比，因此对重金属（Au，Z=79）具有极高衬度，成像为”亮点”衬度，可直接反映粒子的形貌与尺寸，无需染色。
从 HAADF-STEM 图像中通过阈值分割识别每个粒子，测量等效圆直径。粒径分布通常符合对数正态分布 f(d) = (1/(dσ√2π))·exp(−(ln d − μ)²/(2σ²))，其中 d 为直径、σ 为几何标准差。合成均匀性可用相对标准偏差（RSD）或多分散指数（PDI）评估。
图 18 的左面板给出 Au 纳米粒子的粒径分布直方图（蓝色柱状）。分布呈单峰、近似对称，峰值位于 15 nm，红色竖线标注平均直径 d = 15 nm。统计标准差约 1.8 nm（σ = 0.12），对应相对标准偏差约 12%，表明合成具有良好单分散性。粒径分布窄是柠檬酸盐还原法的典型特征，也是粒子间相互作用均一、LSPR 峰位尖锐的前提。该直方图是论文中”材料表征-粒径分布”章节的标准图。
图 18 的右面板给出 HAADF-STEM 图像（灰色调）。图中金粒子呈均匀的亮圆斑，粒径约 10–20 nm，与直方图统计一致。粒子形状近似球形，表面无异常凸起或聚集，说明柠檬酸盐配体层稳定且粒子未发生团聚。个别粒子间的间距反映干燥过程中的自组装排列。HAADF-STEM 的”亮球”衬度（Z² 衬度）确认了粒子为高原子序数的 Au 单质，排除氧化物杂质。该图像为粒径统计提供了直接的微观证据。
两面板结合，统计直方图给出定量粒径分布（d = 15 nm，RSD 12%），HAADF-STEM 图像给出形貌的直接证据，二者交叉验证了 Au 纳米粒子的尺寸与均匀性，为后续光学/催化性能与粒径的关联分析奠定基础。
本项目对 Au 纳米粒子完成了 TEM/HAADF-STEM 表征，平均粒径 15 nm、相对标准偏差 12%，形貌为均匀球形、无团聚。案例图以粒径直方图与高分辨图像双面板呈现，兼顾定量统计与形貌证据。
后续可拓展：(1) 结合高分辨 TEM（HRTEM）测定晶格条纹与晶面暴露情况；(2) 利用动态光散射（DLS）交叉验证水相中的流体动力学尺寸；(3) 关联粒径分布与 LSPR 吸收谱，建立”合成参数-尺寸-光学性能”的定量关系。
