化工儀器網手機版
移動端訪問更便捷
金屬所等實現晶界三維原子結構成像
2021年01月07日 11:35:37
來源：金屬研究所 點擊量：3871
目前，傳統(tǒng)透射電子顯微技術(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行形貌和原子結構的投影成像。盡管像差校正技術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構的認識產生偏差甚至誤解。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構變得尤為重要。電子層析三維重構技術(Electron Tomography)是電子顯微術與計算
【化工儀器網 科技前沿】晶界作為材料中廣泛存在的重要缺陷，它的結構和行為很大程度上決定了多晶材料的物理、化學和力學性能。晶界結構和行為的研究一直是材料科學的研究焦點之一。雖然透射電子顯微技術的發(fā)展已將材料研究推進到亞埃尺度，但是由于晶界結構本身的復雜性以及傳統(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構的認知極其有限。因此，從實驗上實現晶界三維原子結構成像對深入認識晶界具有重要意義。 
目前，傳統(tǒng)透射電子顯微技術(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行形貌和原子結構的投影成像。盡管像差校正技術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構的認識產生偏差甚至誤解。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構變得尤為重要。電子層析三維重構技術(Electron Tomography)是電子顯微術與計算機圖像處理相結合而形成的一門具有重要應用前景的新技術。近年來，隨著電子顯微鏡、計算機技術和圖像處理算法的發(fā)展，電子層析三維重構技術在生物、化學和材料科學等領域得到廣泛應用。
近日，中國科學院金屬研究所沈陽材料科學國家研究中心材料結構與缺陷研究部杜奎課題組與合作者實現了原子分辨率電子層析三維重構技術，并解析了金屬晶界的三維原子結構，包括大角的結構單元型晶界和小角的位錯型晶界。相關研究結果以Three-Dimensional Atomic Structure of Grain Boundaries Resolved by Atomic-Resolution Electron Tomography為題，發(fā)表在Matter上。
與傳統(tǒng)研究中普遍認為的晶界具有一維平移周期性不同，該研究表明實際晶體材料中大角晶界的結構單元在三維空間不具有平移周期性。晶界原子配位數分析與曲率分布表明大角晶界的結構單元分布與晶界局部曲率有關。小角晶界的三維重構結果表明晶界位錯形成了大量割階和扭折。從三維原子尺度對割階和扭折直接成像，從實驗上證實了半個多世紀前理論上提出的位錯割階和扭折模型。基于晶界原子坐標，可以同時獲得晶界的晶體學信息與三維原子結構，由此可全面解析晶界結構信息。通過電子層析三維重構技術獲得的晶界三維原子結構，為后續(xù)晶界實驗研究與計算模擬提供了重要參考，并推動晶界結構與行為、晶界-位錯交互作用的研究。
研究工作得到國家自然科學基金、國家重點研發(fā)計劃等的資助。
圖1.雙晶及多晶金屬的原子分辨率電子層析三維重構
圖2.大角晶界(結構單元型晶界)的三維原子結構、晶界原子配位數與結構單元組態(tài)分析
圖3.小角晶界(位錯型晶界)的三維原子結構、晶界位錯的扭折和割階組態(tài)及行為
相關閱讀 Related Reading
查看更多+-
賽默飛公布2025年Q1財報：收入穩(wěn)定 全年財務指引下調
賽默飛第一季度收入103.6億美元，同比增長1%。其中分析儀器部門同比增長1.8%，達17.18億美元，電子顯微鏡業(yè)務成為主要增長...2025-04-29 14:03:41 -
超2.9億元采購計劃！北京中醫(yī)藥大學將集中購置數百套儀器設備
北京中醫(yī)藥大學計劃采購數百套儀器設備，包括高分辨激光共聚焦顯微鏡、超高效液相色譜儀、圓二色光譜儀等，預算總金額超2.9億元。2025-04-28 15:00:46 -
預算2948萬元 廣東工業(yè)大學采購高通量透射電子顯微鏡等設備
近日，廣東工業(yè)大學委托廣東有德招標采購有限公司組織公開招標，采購高通量透射電子顯微鏡等設備。2025-04-28 10:55:21 -
近日，南京理工大學委托中招國際招標有限公司組織公開招標，采購磁流變液透射電子顯微鏡，預算500萬元。2025-04-25 11:01:03
-
項目名稱：南昌大學第一附屬醫(yī)院引進組織原位分析平臺項目，項目編號：1313-254GZ2515011，招標范圍：組織原位分析平臺，...2025-04-23 10:47:06
-
近日，青島生物能源與過程研究所委托東方國際招標有限責任公司組織公開招標，采購聚焦離子束電子束雙束掃描電子顯微鏡和高分辨場發(fā)射掃描電...2025-04-22 09:39:57
版權與免責聲明
- ①凡本網注明“來源：化工儀器網”的所有作品，均為浙江興旺寶明通網絡有限公司-化工儀器網合法擁有版權或有權使用的作品，未經本網授權不得轉載、摘編或利用其他方式使用上述作品。已經本網授權使用作品的，應在授權范圍內使用，并注明“來源：化工儀器網”。違反上述聲明者，本網將追究其相關法律責任。
- ②本網轉載并注明自其他來源（非化工儀器網）的作品，目的在于傳遞更多信息，并不代表本網贊同其觀點和對其真實性負責，不承擔此類作品侵權行為的直接責任及連帶責任。其他媒體、網站或個人從本網轉載時，必須保留本網注明的作品第一來源，并自負版權等法律責任。
- ③如涉及作品內容、版權等問題，請在作品發(fā)表之日起一周內與本網聯系，否則視為放棄相關權利。
