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新型二维材料的性能及应用受到其自身结构的重要影响。因此,研究新型二维材料的结构演变及规律,有利于深入了解其结构与性能的相关性,进而可推动其在相关领域的潜在应用。本论文利用透射电子显微镜中的高能电子束作为探索结构变化的工具,原位研究了石墨烯、氮化硼、二硫化钼等新型二维材料在电子束辐照作用下的微观结构演变行为及相关机制,通过对辐照机理的分析和电子辐照参数的控制,实现了二维材料原子尺度上的按需构筑。借助这些构筑机理,还尝试研究了二维材料在液态环境中的辐照效应。主要内容包括：1.在石墨烯方面,研究了会聚电子束辐照导致的沉积现象、刻蚀现象及两者之间的关系,并探讨了热处理对沉积、刻蚀效果的影响。(1)实验结果表明会聚电子束的电流密度存在一个临界值,当电流密度小于临界值时,电子束诱导的沉积效应更加明显；当电流密度大于临界值时,刻蚀效应更加显著。定量分析表明,电流密度临界值和材料状态有关,例如,对于液相超声剥离的石墨烯样品,电流密度临界值约为300A/cm~2。(2)热处理能够修复石墨烯的结构缺陷,因此高温条件下刻蚀石墨烯获得纳米孔的过程相对缓慢,但制备的纳米孔拥有较好的结晶度。此外,热激励对石墨烯纳米孔的尺寸也具有调控作用。当纳米孔初始孔径小于石墨烯薄膜厚度时,纳米孔在热激励下趋向于缩孔；反之,当初始孔径大于薄膜厚度时,纳米孔在热激励下倾向于扩孔。这一现象是由表面自由能驱动孔边缘非饱和碳原子的扩散所引起。2.研究了氮化硼在电子束辐照下的结构演变行为。(1)在80keV能量的电子束辐照下,单层氮化硼上会形成大量的硼空位及三角状结构缺陷,三角状缺陷边界是以氮原子为终端的锯齿状结构。(2)AA’堆垛的双层氮化硼在80keV能量的电子束辐照下可形成挤压的单壁扶手椅型纳米管,其最小管径约为0.45 nm。分析表明,最小管径纳米管为(3,3)纳米管,是迄今实验上观察到的最小单壁氮化硼纳米管。3.研究了单层二硫化钼在电子束辐照下的结构演变行为。(1)结构表征证实撕胶带法制备的单层二硫化钼中存在大量的单硫空位,密度在1013/cm~2量级。原位辐照实验表明,在80keV能量的电子束辐照下硫原子的离位截面约为(1.7±0.2)×10-28 m~2。(2)单层二硫化钼在大剂量80keV能量的电子束辐照下形成宽度为0.35 nm的准一维结构。该结构呈现出不同于MoS2的原子结构特征,分析推断该结构相为Mo5S4。该实验结果表明电子束辐照有望成为一种由上而下制备亚纳米结构的重要技术手段。4.构建了用于研究二维材料在液态环境中辐照效应的原位系统。(1)通过传统硅基微纳加工技术成功构筑了液体腔,继而在透射电子显微镜中成功引入了液态实验环境。(2)尝试性观察了石墨烯、二硫化钼等二维材料在水溶液中的形态。(3)观察了其他材料在液态环境中的结构演变。