这一严峻发现标志着黄晓旭团队自主研制的三维透射电镜技能
◎本报记者 雍 黎
12月1日,《科学》杂志刊登了重庆大学科学家的重要效果:该校资料科学与工程学院教授、电子显微镜中心主任黄晓旭及其团队,运用自主研制的三维透射电镜技能,在世界上初度完毕对纳米金属塑性变形的研讨,并发现纳米金属塑性变形后其内部晶体取向可回转这一反常现象。
这一严峻发现标志着黄晓旭团队自主研制的三维透射电镜技能,通过十多年的打开,正式从原理进入老练运用阶段,完毕了纳米资料研讨从二维到三维的跨过。
纳米金属资料因为强度高、耐磨性好等特征,运用广泛且影响深远。不过资料微观结构的改动与其微观功用上的改动之间有什么样的因果联络,还有待科学研讨去提醒。而传统的透射电镜技能,只能查询资料内部三维结构的二维投影。科学家们一直在寻求一种可以对纳米资料三维结构进行高精度表征的新技能。
黄晓旭团队长期致力于先进表征技能和纳米金属的研讨,并在10多年条件出了一种运用透射电子显微镜对纳米晶体资料进行直接三维定量表征的新方法——透射电镜三维取向重构技能,这一开创性技能的相关原理还在2011年于《科学》杂志上宣告。
“这个技能从理论完毕运用,咱们用了10年。”黄晓旭说,看似简略的三维图像,其实是由几十万张透射电镜相片的晶体取向信息组成提取获得。
为了让这项技能高效、准确、有用,黄晓旭团队进行了原创性技能研制,在硬件上研宣布电镜电子光学与图像搜集控制系统,提升了电镜的高质量数据搜集速度;在软件上开宣告高效的数据处理剖析和三维重构系统,然后将纳米资料的内部结构从二维图片变成了三维图谱。运用这些原创技能,他们成功开发了一系列依据电子衍射的三维透射电镜技能,其间透射电镜三维取向重构技能的空间分辨率达1纳米(1纳米相当于百万分之一毫米)。这些技能填补了纳米级三维取向重构技能的空白,将大大促进三维资料科学的打开。
“三维透射电镜技能是咱们为研讨纳米资料打造的一把得心应手的剑。”重庆大学资料科学与工程学院教授、电子显微镜中心副主任黄天林说,有了这个强有力的东西,就可以对组成纳米资料的各个小晶体进行准确描绘。这不仅可为建立微观结构与功用联络的新理论模型奠定根底,还能为开发控制和优化纳米资料结构与功用的新途径供应经验。一同,比较已经在资料科学范畴运用的X射线三维表征技能,透射电镜三维取向重构技能将空间分辨率从微米级提高到纳米级。
黄晓旭团队还运用透射电镜三维取向重构技能,初度完毕对纳米金属塑性变形研讨并发现纳米金属塑性应变可恢复的反常现象。这一新发现丰盛了纳米金属塑性变形理论,将为先进纳米结构资料研制、纳米资料使役行为的猜测和控制,以及微纳器材功用优化供应经验。
“现在,咱们预备对三维透射电镜技能进行效果转化。”黄晓旭标明,他们计划将开发的相关硬件和软件技能有机整合,让整合后的集成技能能直接安装到传统透射电镜上,赋予传统透射电镜三维表征功用,然后助力轿车制造、航空航天及微电子器材等范畴的资料研讨。(科技日报)