近日，重庆大学作为第一完成单位和第一通讯作者单位在顶级期刊《Science》发表最新研究成果。论文题目为“3Dmicroscopyatthenanoscalerevealsunexpectedlatticerotationsindeformednickel”（纳米分辨三维电镜揭示变形镍的异常晶格转动）。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。
三维透射电镜
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。
该研究是利用三维取向成像技术，以“镍”为样本，首次实现了纳米金属塑性变形的三维电镜研究，发现了纳米金属塑性应变可恢复的反常现象，并揭示了这一现象的物理本质，将为先进纳米结构材料研发、微纳器件功能优化等提供理论指导。
纳米金属镍变形前（A）和变形后（B）三维形貌与晶体取向变化
“传统的电子显微镜技术，只能观察样品的表层，或者观察材料内部三维结构的二维投影，这大大限制了人们对材料微观组织的认识。”重庆大学材料科学与工程学院教授黄晓旭介绍，过去二十多年，在全球范围内，广大科学家一直致力于开发三维表征技术，空间分辨率在微米尺度的三维表征技术研发已取得了重要进展，其应用促进了材料科学领域的重要科学发现。但更多更深层次的材料科学问题需要纳米级甚至原子级的三维表征技术。将空间分辨率从微米级提高到纳米级，需要提高三个数量级，这是一个巨大的挑战。
重庆大学材料科学与工程学院教授黄晓旭介绍“三维透射电镜技术”
重庆大学材料科学与工程学院黄晓旭教授的主要研究方向跨越先进表征技术和材料科学两个密切相关的领域。
在表征技术领域，创新发展了一系列基于电子显微镜和同步辐射光源的先进表征技术的研发，代表性成果包括透射电镜三维取向重构技术（Science, 2011）和三维位错重构技术（Current Opinion in Solid State & Materials Science, 2020）、同步辐射三维X射线衍射显微镜（Science, 2004）和微束劳厄衍射技术（Science China Materials, 2021）, 其中透射电镜三维取向重构技术的研发获得了2012 Microscopy Today Innovation Award（美国）。
在材料科学领域，主要从事金属（Al, Cu, Ni, Fe, W, Mg, Ti）及合金的塑性变形、固态相变、晶体学、强韧化机理、纳米结构、尺寸效应等基础研究。通过将自主研发的一系列先进表征技术与传统表征技术相结合，取得了多项创新成果，论文发表在包括 Nature、Science、PNAS、Acta Materialia和Science China Materials 在内的国内外期刊上。发现和解释了多种金属物理新现象，比如纳米金属的塑性变形软化和退化强化（ Science, 2006），纳米金属的极限强度（Science，2009）, 晶体材料塑性变形机理的几何尺寸效应(Nature, 2010) 和高压细晶强化（Nature 2020）。
黄晓旭教授兼任多项社会兼职，是中国科学院学术委员会先进材料专门委员会委员；重庆金属学会副理事长；中国材料与实验团体标准委员会材料基因工程领域委员会委员；Thermec系列国际会议国际顾问委员会委员；ReX&GG国际再结晶大会国际委员会委员。曾任国务院侨办“海外专家咨询委员会”委员。《中国科学：技术科学》中、英文版编委、《Journal of Magnesium and Alloys》编委和《Nano Materials Science》副主编。
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