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)，在世界上首次實(shí)現對納米金屬塑性變形的研究，并發(fā)現納米金屬塑性變形后其內部晶體取向可回轉這一反?，F象。
這一重大發(fā)現標志著(zhù)黃曉旭團隊自主研發(fā)的三維透射電鏡技術(shù)，經(jīng)過(guò)十多年的發(fā)展，正式從原理進(jìn)入成熟應用階段，實(shí)現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(diǎn)，應用廣泛且影響深遠。不過(guò)材料微觀(guān)結構的變化與其宏觀(guān)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。而傳統的透射電鏡技術(shù)，只能觀(guān)察材料內部三維結構的二維投影?？茖W(xué)家們一直在尋求一種能夠對納米材料三維結構進(jìn)行高精度表征的新技術(shù)。
黃曉旭團隊長(cháng)期致力于先進(jìn)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(jìn)行直接三維定量表征的新方法——透射電鏡三維取向重構技術(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(gè)技術(shù)從理論實(shí)現應用，我們用了10年?！秉S曉旭說(shuō)，看似簡(jiǎn)單的三維圖像，其實(shí)是由幾十萬(wàn)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、準確、實(shí)用，黃曉旭團隊進(jìn)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，提升了電鏡的高質(zhì)量數據采集速度；在軟件上開(kāi)發(fā)出高效的數據處理分析和三維重構系統，從而將納米材料的內部結構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(kāi)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技術(shù)的空間分辨率達1納米（1納米相當于百萬(wàn)分之一毫米）。這些技術(shù)填補了納米級三維取向重構技術(shù)的空白，將大大促進(jìn)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(chēng)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(shuō)，有了這個(gè)強有力的工具，就可以對組成納米材料的各個(gè)小晶體進(jìn)行精確描述。這不僅可為建立微觀(guān)結構與性能關(guān)系的新理論模型奠定基礎，還能為開(kāi)發(fā)控制和優(yōu)化納米材料結構與性能的新途徑提供指導。同時(shí)，相比已經(jīng)在材料科學(xué)領(lǐng)域應用的X射線(xiàn)三維表征技術(shù)，透射電鏡三維取向重構技術(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技術(shù)，首次實(shí)現對納米金屬塑性變形研究并發(fā)現納米金屬塑性應變可恢復的反?，F象。這一新發(fā)現豐富了納米金屬塑性變形理論，將為先進(jìn)納米結構材料研發(fā)、納米材料使役行為的預測和控制，以及微納器件功能優(yōu)化提供指導。
“目前，我們準備對三維透射電鏡技術(shù)進(jìn)行成果轉化?！秉S曉旭表示，他們計劃將開(kāi)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)能直接安裝到傳統透射電鏡上，賦予傳統透射電鏡三維表征功能，從而助力汽車(chē)制造、航空航天及微電子器件等領(lǐng)域的材料研究。（記者 雍 黎）
