12月1日，《科學(xué)》雜志刊登了重慶大學(xué)科學(xué)家的重要成果：該校材料科學(xué)與工程學(xué)院教授、電子顯微鏡中心主任黃曉旭及其團隊，利用自主研發(fā)的三維透射電鏡技術(shù)，在世界上*實現(xiàn)對納米金屬塑性變形的研究，并發(fā)現(xiàn)納米金屬塑性變形后其內(nèi)部晶體取向可回轉(zhuǎn)這一反�，F(xiàn)象。

這一重大發(fā)現(xiàn)標(biāo)志著黃曉旭團隊自主研發(fā)的三維透射電鏡技術(shù)，經(jīng)過十多年的發(fā)展，正式從原理進入成熟應(yīng)用階段，實現(xiàn)了納米材料研究從二維到三維的跨越。

納米金屬材料由于強度高、耐磨性好等特點，應(yīng)用廣泛且影響深遠。不過材料微觀結(jié)構(gòu)的變化與其宏觀性能上的改變之間有什么樣的因果關(guān)系，還有待科學(xué)研究去揭示。而傳統(tǒng)的透射電鏡技術(shù)，只能觀察材料內(nèi)部三維結(jié)構(gòu)的二維投影�？茖W(xué)家們一直在尋求一種能夠?qū)�納米材料三維結(jié)構(gòu)進行高精度表征的新技術(shù)。

黃曉旭團隊長期致力于先進表征技術(shù)和納米金屬的研究，并在10多年前提出了一種利用透射電子顯微鏡對納米晶體材料進行直接三維定量表征的新方法——透射電鏡三維取向重構(gòu)技術(shù)，這一首創(chuàng)性技術(shù)的相關(guān)原理還在2011年于《科學(xué)》雜志上發(fā)表。

“這個技術(shù)從理論實現(xiàn)應(yīng)用，我們用了10年�！秉S曉旭說，看似簡單的三維圖像，其實是由幾十萬張透射電鏡照片的晶體取向信息合成提取獲得。

為了讓這項技術(shù)高效、準(zhǔn)確、實用，黃曉旭團隊進行了原創(chuàng)性技術(shù)研發(fā)，在硬件上研制出電鏡電子光學(xué)與圖像采集控制系統(tǒng)，提升了電鏡的高質(zhì)量數(shù)據(jù)采集速度；在軟件上開發(fā)出高效的數(shù)據(jù)處理分析和三維重構(gòu)系統(tǒng)，從而將納米材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)從二維圖片變成了三維圖譜。利用這些原創(chuàng)技術(shù)，他們成功開發(fā)了一系列基于電子衍射的三維透射電鏡技術(shù)，其中透射電鏡三維取向重構(gòu)技術(shù)的空間分辨率達1納米（1納米相當(dāng)于百萬分之一毫米）。這些技術(shù)填補了納米級三維取向重構(gòu)技術(shù)的*，將大大促進三維材料科學(xué)的發(fā)展。

“三維透射電鏡技術(shù)是我們?yōu)檠芯考{米材料打造的一把稱心如意的劍�！敝貞c大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院教授、電子顯微鏡中心副主任黃天林說，有了這個強有力的工具，就可以對組成納米材料的各個小晶體進行*描述。這不僅可為建立微觀結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系的新理論模型奠定基礎(chǔ)，還能為開發(fā)控制和優(yōu)化納米材料結(jié)構(gòu)與性能的新途徑提供指導(dǎo)。同時，相比已經(jīng)在材料科學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用的X射線三維表征技術(shù)，透射電鏡三維取向重構(gòu)技術(shù)將空間分辨率從微米級提高到納米級。

黃曉旭團隊還利用透射電鏡三維取向重構(gòu)技術(shù)，*實現(xiàn)對納米金屬塑性變形研究并發(fā)現(xiàn)納米金屬塑性應(yīng)變可恢復(fù)的反常現(xiàn)象。這一新發(fā)現(xiàn)豐富了納米金屬塑性變形理論，將為先進納米結(jié)構(gòu)材料研發(fā)、納米材料使役行為的預(yù)測和控制，以及微納器件功能優(yōu)化提供指導(dǎo)。

“目前，我們準(zhǔn)備對三維透射電鏡技術(shù)進行成果轉(zhuǎn)化�！秉S曉旭表示，他們計劃將開發(fā)的相關(guān)硬件和軟件技術(shù)有機整合，讓整合后的集成技術(shù)能直接安裝到傳統(tǒng)透射電鏡上，賦予傳統(tǒng)透射電鏡三維表征功能，從而助力汽車制造、航空航天及微電子器件等領(lǐng)域的材料研究。