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 日/周
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • 我国最长海底公路隧道完成盾构掘进

  • 国庆寻文脉 文旅绘新篇

独家策划

推荐阅读
根据国家气候中心监测,9月以来赤道中东太平洋海温持续增暖,为有监测记录以来候和旬尺度海温指数首次突破3摄氏度,海温指数峰值预计出现在11月前后,形成一次有监测记录以来最强的超强厄尔尼诺事件。
2026-09-30 09:45
这里,冬季寒冷漫长,寒凉气候、偏少降水、无霜期短的自然条件,难以形成规模化的城市聚落。对于传统农牧业,年均气温低、无霜期短意味着作物生长期受限;而对数据中心来说,这也是天然冷源。
2026-09-30 09:44
9月29日,中国科学院在京召开新闻发布会,正式发布“科学前沿极限突破计划”及其首批项目,向“极宏观、极微观、极端条件和极综合交叉”方向发起冲击。
2026-09-30 09:38
中国科普研究所经过深入调查研究,形成《全国科普事业发展报告(2026)》,全面展示我国科普事业持续发展壮大所取得的成就。
2026-09-30 09:32
现代科技发展史反复印证着一个道理:许多新技术的突破,归根结底都依赖材料的新发展。
2026-09-30 09:33
世界知识产权组织29日公布的2026年《全球创新指数》中,香港在全球139个经济体中排名再升一位至第14位,并在亚洲保持第五位。
2026-09-30 09:30
科学家绘制出了人体前额叶皮层脑区的已知最大规模基因表达图谱。这些研究进一步阐释了前额叶皮层脑区在生命不同阶段的发育情况,有望用于研究衰老、认知衰退和疾病易感性。在第二篇发表于《自然》论文中,西奈山伊坎医学院的Donghoon Lee和同事报道了一个与脑疾病相关的基因表达变化图谱。
2026-09-29 09:39
纤维的材料层次、器件结构和电路互连随成形过程共同建立起来,让纤维本身成为电路。另一组实验中,研究团队利用纤维组成的柔性交互界面及配套系统,实现了手指对机械臂和无人机的非接触控制。
2026-09-29 09:39
(记者王政)工业和信息化部等7部门28日联合印发《新型电池产业发展“十五五”规划》,提出到2030年,我国新体系电池研发取得重大进展,全固态电池初步实现规模化应用。
2026-09-29 09:40
记者李春剑从中国计量科学研究院获悉,近日,国际计量局(BIPM)的全球卫星导航系统(GNSS)时间传递标准首次在中国完成北斗关键参数的标校与比对验证。随着北斗时间传递链路校准、监测评估和国际互认体系持续完善,北斗将进一步为全球用户提供更加准确、可信的授时服务。
2026-09-29 09:39
近期,国务院印发《全民健身计划(2026—2030年)》,对“十五五”时期推动全民健身事业高质量发展作出部署。国际体育医学期刊《运动医学》指出,抗阻训练较常出现不适或损伤的部位主要集中在肩部、腰背部和膝部。
2026-09-29 09:37
全国科普月不仅是科普服务的集中推出期,更是营造爱科学、学科学浓厚社会氛围的重要契机。期待科普之翼越来越有力,把科学“种”进更多人心田。
2026-09-28 09:49
作为一线科技工作者,我觉得应该肩负起向公众传播科学知识、科学方法、科学思维和科学精神的社会使命。这是历史赋予我们的责任和义务,科学家应该将所学回馈社会。
2026-09-28 09:44
研究团队借助这套气体观测数据,首次定量证实:星团内接连发生的超新星爆发,持续输入的动能足以长期维持星系湍流。
2026-09-28 09:42
23日至27日,以“在数贸会遇见AI未来”为主题的第五届全球数字贸易博览会在浙江杭州国际博览中心举办。
2026-09-28 09:34
9月25日晚,皓月当空,海南科技馆外的人工湖边人头攒动。孩子们有序凑到天文望远镜前,凝神细看,月球表面深浅交错的环形山与陨石坑清晰映入眼帘。
2026-09-28 09:21
全球老龄化加速,如何延长健康寿命,成为生命科学研究领域最紧迫的课题之一。诸多抗衰老策略中,营养干预被认为最现实。已有研究表明,减少饮食中蛋白质的摄入,能延长酵母、果蝇和小鼠等模式生物的寿命。
2026-09-24 09:41
作为射电天文领域的国之重器,中国天眼(FAST)不断将我们的视野推向宇宙更深处,在脉冲星、快速射电暴、中性氢宇宙等前沿领域,一次又一次刷新着人类对于宇宙的认知。
2026-09-24 09:34
我国研究团队利用“天关”卫星(爱因斯坦探针卫星)与高海拔宇宙线观测站“拉索”(LHAASO)的联合观测,在一颗距离地球约4600光年的脉冲星周围发现一条此前未被完整看到的超长X射线尾迹。
2026-09-24 09:30
国家统计局数据显示,在消费品以旧换新等政策利好下,节能家电、智能家居等越来越受到消费者的青睐。智能家居的终极目标,不是堆砌多少高科技设备,而是让人的生活更便利、更幸福。
2026-09-24 09:26
加载更多