Science：重慶大學團隊將電鏡顯微技術從二維推進至三維
近日，重慶大學作為第一完成單位和第一通訊作者單位在頂級期刊《Science》發表最新研究成果。論文題目為“3Dmicroscopyatthenanoscalerevealsunexpectedlatticerotationsindeformednickel”（納米分辨三維電鏡揭示變形鎳的異常晶格轉動）。該校材料科學與工程學院教授、電子顯微鏡中心主任黃曉旭及其團隊，利用自主研發的三維透射電鏡技術，在世界上首次實現對納米金屬塑性變形的研究，并發現納米金屬塑性變形后其內部晶體取向可回轉這一反常現象。
三維透射電鏡
這一重大發現標志著黃曉旭團隊自主研發的三維透射電鏡技術，經過十多年的發展，正式從原理進入成熟應用階段，實現了納米材料研究從二維到三維的跨越。
該研究是利用三維取向成像技術，以“鎳”為樣本，首次實現了納米金屬塑性變形的三維電鏡研究，發現了納米金屬塑性應變可恢復的反常現象，并揭示了這一現象的物理本質，將為先進納米結構材料研發、微納器件功能優化等提供理論指導。
納米金屬鎳變形前（A）和變形后（B）三維形貌與晶體取向變化
“傳統的電子顯微鏡技術，只能觀察樣品的表層，或者觀察材料內部三維結構的二維投影，這大大限制了人們對材料微觀組織的認識。”重慶大學材料科學與工程學院教授黃曉旭介紹，過去二十多年，在全球范圍內，廣大科學家一直致力于開發三維表征技術，空間分辨率在微米尺度的三維表征技術研發已取得了重要進展，其應用促進了材料科學領域的重要科學發現。但更多更深層次的材料科學問題需要納米級甚至原子級的三維表征技術。將空間分辨率從微米級提高到納米級，需要提高三個數量級，這是一個巨大的挑戰。
重慶大學材料科學與工程學院教授黃曉旭介紹“三維透射電鏡技術”
重慶大學材料科學與工程學院黃曉旭教授的主要研究方向跨越先進表征技術和材料科學兩個密切相關的領域。
在表征技術領域，創新發展了一系列基于電子顯微鏡和同步輻射光源的先進表征技術的研發，代表性成果包括透射電鏡三維取向重構技術（Science, 2011）和三維位錯重構技術（Current Opinion in Solid State & Materials Science, 2020）、同步輻射三維X射線衍射顯微鏡（Science, 2004）和微束勞厄衍射技術（Science China Materials, 2021）, 其中透射電鏡三維取向重構技術的研發獲得了2012 Microscopy Today Innovation Award（美國）。
在材料科學領域，主要從事金屬（Al, Cu, Ni, Fe, W, Mg, Ti）及合金的塑性變形、固態相變、晶體學、強韌化機理、納米結構、尺寸效應等基礎研究。通過將自主研發的一系列先進表征技術與傳統表征技術相結合，取得了多項創新成果，論文發表在包括 Nature、Science、PNAS、Acta Materialia和Science China Materials 在內的國內外期刊上。發現和解釋了多種金屬物理新現象，比如納米金屬的塑性變形軟化和退化強化（ Science, 2006），納米金屬的極限強度（Science，2009）, 晶體材料塑性變形機理的幾何尺寸效應(Nature, 2010) 和高壓細晶強化（Nature 2020）。
黃曉旭教授兼任多項社會兼職，是中國科學院學術委員會先進材料專門委員會委員；重慶金屬學會副理事長；中國材料與實驗團體標準委員會材料基因工程領域委員會委員；Thermec系列國際會議國際顧問委員會委員；ReX&GG國際再結晶大會國際委員會委員。曾任國務院僑辦“海外專家咨詢委員會”委員。《中國科學：技術科學》中、英文版編委、《Journal of Magnesium and Alloys》編委和《Nano Materials Science》副主編。
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綜述
