点击右上角微信好友

朋友圈

请使用浏览器分享功能进行分享

正在阅读:世界首创技术为纳米金属材料拍出3D照片
首页> 科技频道> 综合新闻 > 正文

世界首创技术为纳米金属材料拍出3D照片

来源:科技日报2023-12-04 10:20

  12月1日,《科学》杂志刊登了重庆大学科学家的重要成果:该校材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,利用自主研发的三维透射电镜技术,在世界上首次实现对纳米金属塑性变形的研究,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。

  这一重大发现标志着黄晓旭团队自主研发的三维透射电镜技术,经过十多年的发展,正式从原理进入成熟应用阶段,实现了纳米材料研究从二维到三维的跨越。

  纳米金属材料由于强度高、耐磨性好等特点,应用广泛且影响深远。不过材料微观结构的变化与其宏观性能上的改变之间有什么样的因果关系,还有待科学研究去揭示。而传统的透射电镜技术,只能观察材料内部三维结构的二维投影。科学家们一直在寻求一种能够对纳米材料三维结构进行高精度表征的新技术。

  黄晓旭团队长期致力于先进表征技术和纳米金属的研究,并在10多年前提出了一种利用透射电子显微镜对纳米晶体材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术,这一首创性技术的相关原理还在2011年于《科学》杂志上发表。

  “这个技术从理论实现应用,我们用了10年。”黄晓旭说,看似简单的三维图像,其实是由几十万张透射电镜照片的晶体取向信息合成提取获得。

  为了让这项技术高效、准确、实用,黄晓旭团队进行了原创性技术研发,在硬件上研制出电镜电子光学与图像采集控制系统,提升了电镜的高质量数据采集速度;在软件上开发出高效的数据处理分析和三维重构系统,从而将纳米材料的内部结构从二维图片变成了三维图谱。利用这些原创技术,他们成功开发了一系列基于电子衍射的三维透射电镜技术,其中透射电镜三维取向重构技术的空间分辨率达1纳米(1纳米相当于百万分之一毫米)。这些技术填补了纳米级三维取向重构技术的空白,将大大促进三维材料科学的发展。

  “三维透射电镜技术是我们为研究纳米材料打造的一把称心如意的剑。”重庆大学材料科学与工程学院教授、电子显微镜中心副主任黄天林说,有了这个强有力的工具,就可以对组成纳米材料的各个小晶体进行精确描述。这不仅可为建立微观结构与性能关系的新理论模型奠定基础,还能为开发控制和优化纳米材料结构与性能的新途径提供指导。同时,相比已经在材料科学领域应用的X射线三维表征技术,透射电镜三维取向重构技术将空间分辨率从微米级提高到纳米级。

  黄晓旭团队还利用透射电镜三维取向重构技术,首次实现对纳米金属塑性变形研究并发现纳米金属塑性应变可恢复的反常现象。这一新发现丰富了纳米金属塑性变形理论,将为先进纳米结构材料研发、纳米材料使役行为的预测和控制,以及微纳器件功能优化提供指导。

  “目前,我们准备对三维透射电镜技术进行成果转化。”黄晓旭表示,他们计划将开发的相关硬件和软件技术有机整合,让整合后的集成技术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能,从而助力汽车制造、航空航天及微电子器件等领域的材料研究。(记者 雍 黎)

[ 责编:涂子怡 ]
阅读剩余全文(

相关阅读

您此时的心情

光明云投
新闻表情排行 /
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • “真相:日本侵略中国东北铁证展”在沈阳开展

  • 潮起伶仃洋,琴澳展宏图

独家策划

推荐阅读
学术专著《医学传播学通论》由上海科技教育出版社正式出版。
2026-09-18 20:52
近期,我国北方多地进入秋季花粉高峰期。秋季致敏花粉主要来自蒿属、葎草属、豚草属、藜科、苋科等草本植物。这些植物的花并不显眼,却能产生数量庞大的花粉。
2026-09-18 10:20
一个月球上新形成的陨石坑,让研究人员有机会了解这颗离我们最近的天体的复杂地质构造。该陨石坑由发生在2024年的一次小行星撞击形成,直径约为222米,是迄今人们亲眼观测到形成过程的最大陨石坑。
2026-09-18 10:24
近日,依托中国天眼(FAST)探测数据,中国科学院国家天文台研究员韩金林领衔的FAST银道面脉冲星巡天团队发现一个轨道周期极短、目前已知总质量最轻的双中子星系统。
2026-09-18 10:23
9月17日,海南首台“华龙一号”核电机组——华能昌江核电二期项目3号机组正式投产商运。
2026-09-18 10:18
近日,农业农村部印发《全国种植业发展“十五五”规划》,明确到2030年,我国粮食综合生产能力稳步提升,守牢谷物基本自给、口粮绝对安全底线。
2026-09-18 10:17
揭秘极限制造背后的“宁德品质”
2026-09-17 11:48
在中国工程院院士张献龙带领下,华中农业大学教授王茂军课题组发现“三维基因组结构是传统DNA序列变异之外可供作物改良利用的新型靶标”,并在此基础上破译了棉花遗传的“空间折叠密码”,为拓展现有栽培棉的遗传多样性提供了新方向。
2026-09-17 09:41
近日,陈松林团队成功构建全球首个海洋硬骨鱼类综合功能与进化基因组数据库MFDB,首次系统整合了来自85种海洋硬骨鱼的89个染色体水平基因组数据。
2026-09-17 09:42
恰逢铜基高温超导发现40周年之际,复旦大学教授张远波、阮威团队与中国科学院院士、中国科学技术大学教授陈仙辉团队合作,成功制备出只含一个铜氧面的铜基高温超导体。
2026-09-17 09:40
依托中国天眼FAST超高探测灵敏度,国家天文台韩金林研究员领衔的FAST银道面脉冲星巡天团队取得重要发现,捕获一颗处于紧致轨道的双中子星系统PSRJ1856-0039。
2026-09-17 09:35
地学界认为,这种全球尺度的巨变,很可能归因于超大陆旋回。但是,是否真的存在超大陆?近日,中国地质科学院地质研究所王涛团队发表成果,证实了超大陆的存在,并将其命名为“大冈瓦纳”。
2026-09-17 09:37
日前,西湖大学未来产业研究中心周南嘉、姚远联合西湖大学医学院陶亮团队,设计出全新材料与3D打印机制,解锁了植入式全水凝胶生物电子器件。
2026-09-17 09:32
据了解,该隧道盾构段长约2.9公里,采用双洞双层结构设计。如此“大块头”的装备,推进系统配置了液压浮动支撑装置,同时还配备了高精度导向系统与管片选型系统,共同保障盾构机轻巧拐弯。
2026-09-16 10:38
当前,一场以可再生能源替代化石能源、以电动汽车替代燃油车为核心的能源革命正席卷全球。车网互动的本质,是将电动汽车从单纯的“负荷”转化为兼具“负荷”与“电源”双重属性的移动储能单元。
2026-09-16 10:38
从持续性看,这些劣质、虚假或错误的信息,不只占据当下受众的注意力,还会变成AI训练的语料,形成自我循环。使清朗网络空间成为可感可及的常态,还要立足于人机协同,同步提升全社会的信息素养和核查效率。
2026-09-16 10:37
近日,南方科技大学地球与空间科学系副教授范斯腾与合作者在火星大气环流及物质输运研究方面取得重要进展。火星上的物质输运通常主要沿着平均环流进行,这与地球根本不同,后者的大气输运主要受涡流主导。
2026-09-16 10:39
艺术家描绘了星团潮汐尾上的脉冲星和接力观测的三组望远镜。此后,随着星团内部动力学演化和银河系潮汐作用持续改变成员轨道,一部分中子星会逐渐进入潮汐尾,最终脱离星团。近一个世纪后,星团潮汐尾上的这颗脉冲星,使巴德开启的两条科学线索在一个具体天体上交汇。
2026-09-16 10:39
今年入夏以来,西北太平洋与南海海域的台风仿佛开启了“流水线”模式,接连生成、登陆,引发社会广泛关注。
2026-09-15 09:35
气候变化可能进一步改变全球极端降雨、洪水和季风过程,短期水文事件对陆地塑料向河流和海洋输送的影响也可能随之变化。厘清这种“脉冲式”污染输送机制,有助于提高全球海洋塑料污染预测的准确性,并为更具针对性的塑料污染治理提供科学依据。
2026-09-15 09:27
加载更多