12月1日，國際學術期刊《科學》刊登了重慶大學材料科學與工程學院黃曉旭團隊及其合作者的研究成果，題為“Nano-resolution 3D electron microscopy reveal the abnormal lattice rotation of deformed nickel”。 這是研究團隊首次利用自主研發的三維透射電子顯微鏡技術實現奈米金屬的塑性變形。
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據了解，傳統的電子顯微鏡技術只能觀察樣品的表面或材料內部三維結構的二維投影，這極大地限制了人們對材料微觀結構的認識。 在過去的二十年裡，世界各國科學家在微公尺級空間解像度的三維表徵技術研發方面取得了重要進展，但更深層次的材料科學問題迫切需要奈米級甚至原子級的三維表徵技術來解決。 然而，空間解像度需要從微公尺到奈米提高三個數量級，這是乙個巨大的挑戰。
三維透射電子顯微鏡。
經過10多年的不懈努力，黃曉旭團隊通過自主研發的電子顯微鏡控制軟硬體，以及資料採集處理軟體，實現了電子光下影象的精準獨特控制，將高質量的影象採集從原來的每秒2張影象提公升到每秒100張影象， 並大大優化了資料分析和三維重建能力，成功開發了奈米級空間解像度的三維透射電子顯微鏡技術。
金奈米顆粒的三維透射電子顯微鏡成像。
基於該技術，研究團隊在透射電子顯微鏡下使用三維取向成像（3D-OMITEM）來跟蹤原位奈米力學測試前後奈米晶粒中單個晶粒的旋轉，發現許多較大的晶粒經歷了意想不到的晶格旋轉。 研究人員將此歸因於解除安裝過程中旋轉的逆轉，這表明這種固有的可逆旋轉源於由背應力驅動的位錯滑移過程，較大的晶粒位錯滑移更活躍。 本研究發現並揭示了奈米金屬可恢復塑性應變的異常及其物理性質，進一步發展了奈米金屬塑性變形理論。
奈米金屬變形的三維透射研究。
我們希望奈米級3D TEM技術在未來能夠走出實驗室，走向更多的市場。 黃曉旭教授表示，該技術具有廣闊的工業應用前景，可為晶元、航空航天、汽車製造等諸多領域先進奈米結構材料的研發、奈米材料服務行為的優化與控制、微納器件功能的優化等提供支撐。
光明**全**記者黃漢新 圖片由重慶大學材料科學與工程學院提供）。
光明**全**記者黃漢新 圖片由重慶大學材料科學與工程學院提供）。
責任編輯：王元芳。
編輯：孫岱、張學宇。