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        讓材料研究從平面到立體 重慶大學這項成果登上《科學》
        文章來源:科技日報     更新時間:2023-12-05 14:41:34
        材料研究真正實現了從二維到三維。12月1日,重慶大學作為第一完成單位和第一通訊作者單位在期刊《科學》發表最新研究成果《納米分辨三維電鏡揭示變形鎳的異常晶格轉動》,這是材料科學與工程學院黃曉旭教授團隊及其合作者利用自主研發的三維透射電鏡技術在納米金屬研究領域取得的新突破。

        黃曉旭教授介紹三維透射電鏡??萍既請笥浾?ensp;雍黎 攝

          電子顯微鏡,簡稱電鏡,是現代科學技術中不可缺少的重要工具。透射式電子顯微鏡讓觀測微納物質結構成為了可能。不過傳統的電鏡技術,只能觀察樣品的表面,或者觀察材料內部三維結構的二維投影,這大大限制了人們對材料微觀組織的認識。在過去20多年,全球范圍內廣大科學家致力于開發三維表征技術,空間分辨率在微米尺度的X射線三維表征技術研發已取得了重要進展,其應用促進了材料科學領域的重要科學發現。但是,更多更深層次的材料科學問題需要納米級甚至原子級的三維表征技術。將空間分辨率從微米級提高到納米級,需要提高三個數量級,這是一個巨大的挑戰。

          黃曉旭團隊長期致力于先進表征技術和納米金屬研究。經過10多年的不懈努力,研發了世界首套具備三維晶體學重構與三維衍襯像重構功能的透射電子顯微鏡,并成功開發了一系列基于電子衍射的三維透射電鏡技術,空間分辨率1納米。這些技術的研發填補了納米級三維電鏡取向成像技術的空白,將大大促進三維材料科學的發展。

          “我們通過10年時間將這一技術從構想變為現實。”黃曉旭教授介紹,他們從硬件和軟件兩方面創新,通過原創性的技術,在硬件上研制了電鏡電子光學與圖像采集控制系統,提升了電鏡的高質量數據采集的速度,在軟件上開發了高效的數據處理分析和三維重構的軟件,從而將納米材料的內部結構從二維圖片變成了三維圖譜。

          本研究利用三維取向成像技術,首次實現了納米金屬塑性變形的三維電鏡研究。發現了納米金屬塑性應變可恢復的反?,F象,并揭示了這一現象的物理本質。本工作的新發現發展了納米金屬塑性變形理論,將為先進納米結構材料研發、納米材料使役行為的預測和控制以及微納器件功能優化提供理論指導。

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