我國科研團隊實現(xiàn)晶界三維原子結(jié)構(gòu)成像
晶界作為材料中廣泛存在的重要缺陷,它的結(jié)構(gòu)和行為很大程度上決定了多晶材料的物理、化學(xué)和力學(xué)性能。晶界結(jié)構(gòu)和行為的研究一直是材料科學(xué)的研究焦點之一。雖然透射電子顯微技術(shù)的發(fā)展已將材料研究推進(jìn)到亞埃尺度,但是由于晶界結(jié)構(gòu)本身的復(fù)雜性以及傳統(tǒng)透射電鏡二維投影成像模式的限制,人們對實際晶體材料中的晶界結(jié)構(gòu)的認(rèn)知極其有限。因此,從實驗上實現(xiàn)晶界三維原子結(jié)構(gòu)成像對深入認(rèn)識晶界具有重要意義。 目前,傳統(tǒng)透射電子顯微技術(shù)(包括透射成像或掃描透射成像)可以對百納米厚度的樣品進(jìn)行形貌和原子結(jié)構(gòu)的投影成像。盡管像差校正技術(shù)已將透射電鏡的分辨率提高到亞埃尺度,但二維投影包含的有限性信息極易使人們對材料真實三維結(jié)構(gòu)的認(rèn)識產(chǎn)生偏差甚至誤解。因此,通過三維成像直接從納米,甚至原子尺度解析材料的三維結(jié)構(gòu)變得尤為重要。電子層析三維重構(gòu)技術(shù)(Electron Tomography)是電子顯微術(shù)與計算機圖像處理相結(jié)合而形成的一門具有重要應(yīng)用前景的新技術(shù)。近年來,隨著電子顯微鏡、計算機技術(shù)和圖像處理算法的發(fā)展,電子層析三維重構(gòu)技術(shù)在生物、化學(xué)和材料科學(xué)等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。 近日,中國科學(xué)院金屬研究所沈陽材料科學(xué)國家研究中心材料結(jié)構(gòu)與缺陷研究部杜奎課題組與合作者實現(xiàn)了原子分辨率電子層析三維重構(gòu)技術(shù),并解析了金屬晶界的三維原子結(jié)構(gòu),包括大角的結(jié)構(gòu)單元型晶界和小角的位錯型晶界。相關(guān)研究結(jié)果以Three-Dimensional Atomic Structure of Grain Boundaries Resolved by Atomic-Resolution Electron Tomography為題,發(fā)表在Matter上。 |