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[资源] Science最新报道:纳米材料的三维透射电镜表征研究取得重要进展

Three-Dimensional Orientation Mapping in the Transmission Electron Microscope

大多数固体材料是由成千上万个小晶体组成,这些小晶体的取向、大小、形状以及它们在样品内的三维空间分布和排列决定了材料的性能。最近,中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家(联合)实验室刘志权研究员与丹麦科技大学Risø可持续能源国家实验室、清华大学、美国约翰霍普金斯大学的科学家们共同合作,开发出了一种利用透射电子显微镜对纳米材料进行直接三维定量表征的新方法,这一成果发表在5月13日出版的《科学》周刊上Science332(2011)833. (http://www.sciencemag.org/content/332/6031/833.full)

通常,材料内部的微观结构信息是通过对截面样品的二维观察得到的,这种二维观察不能提供材料内部小晶体在三维空间的相对分布和晶界特性等重要的微观结构参数,从而制约了对材料微观结构与宏观性能相互关系的深刻理解和材料性能的改进和优化。近年来,在世界范围内,科学家们就开发先进的微观结构三维表征技术进行了不懈的努力探索,三维X-射线衍射技术的成功开发和应用就是一个重要例子。但是这种技术的空间分辨率只能达到100纳米 (1纳米=百万分之一毫米)。本次合作开发的新的三维透射电子显微技术其空间分辨率已达到1纳米,比三维X-射线衍射技术提高了两个数量级。

这种新的三维透射电镜表征技术是表征纳米材料的理想方法,它可对组成纳米材料的各个小晶体进行精确描述,包括其各个晶体的取向、大小、形状和在三维样品内的空间位置等。图1所示的是利用这种方法得到的纳米金属铝的三维微观结构特征图的一个例子。图中不同颜色表示不同的晶体取向,晶体的大小(从几纳米到约100纳米)和形状(伸长的或球体状的)都清晰地显示出来了。这些微观结构参数的精确定量测定为理解和优化纳米材料的性能提供了坚实的基础。

这一方法的一个重要优点是它是一种“无损”的分析技术,即在微观表征过程中不破坏样品,因此它可用来研究纳米材料微观结构在外加条件下(如加热或变形)的演变过程,从而为研究纳米材料的动态行为开辟了新的途径。
http://www.imr.cas.cn/xwzx/kydt/201105/t20110513_3132072.html

图1. 纳米金属铝的三维微观结构特征图清晰地显示了样品内各个晶体在三维空间的形状、大小和位置。图中不同颜色表示不同的晶体取向。
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xdd1987

铁杆木虫 (著名写手)


★★★ 三星级,支持鼓励

芮瑟果然牛气
2楼2011-05-13 10:24:17
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★★★★★ 五星级,优秀推荐

为何不见X.X.Huang呢?
3楼2011-05-13 14:02:33
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Originally posted by 毛猴 at 2011-05-13 14:02:33:
为何不见X.X.Huang呢?

黄晓旭是riso的科学家,这篇文字是从金属所网站上找到,也只是对此项工作的介绍而已。论文第一单位是riso,第二单位清华,第三才是金属所。

Three-Dimensional Orientation
Mapping in the Transmission
Electron Microscope
H. H. Liu,1 S. Schmidt,1 H. F. Poulsen,1 A. Godfrey,2 Z. Q. Liu,3 J. A. Sharon,4 X. Huang1,5*
Over the past decade, efforts have been made to develop nondestructive techniques for
three-dimensional (3D) grain-orientation mapping in crystalline materials. 3D x-ray diffraction
microscopy and differential-aperture x-ray microscopy can now be used to generate 3D orientation
maps with a spatial resolution of 200 nanometers (nm). We describe here a nondestructive
technique that enables 3D orientation mapping in the transmission electron microscope of
mono- and multiphase nanocrystalline materials with a spatial resolution reaching 1 nm. We
demonstrate the technique by an experimental study of a nanocrystalline aluminum sample
and use simulations to validate the principles involved.
4楼2011-05-13 14:23:05
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引用回帖:
Originally posted by imrsfb at 2011-05-13 14:23:05:
黄晓旭是riso的科学家,这篇文字是从金属所网站上找到,也只是对此项工作的介绍而已。论文第一单位是riso,第二单位清华,第三才是金属所。

Three-Dimensional Orientation
Mapping in the Transmission
...

据说这项技术是他指导的一个博士生弄的,所以。。。。。。
5楼2011-05-13 16:54:04
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imrcc

木虫 (著名写手)


刘老师果然牛
7楼2011-05-16 10:44:03
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caigentang

金虫 (正式写手)


★★★ 三星级,支持鼓励

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Originally posted by 毛猴 at 2011-05-13 16:54:04:
据说这项技术是他指导的一个博士生弄的,所以。。。。。。

黄现在也带研究生?
8楼2011-05-16 11:28:01
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引用回帖:
Originally posted by caigentang at 2011-05-16 11:28:01:
黄现在也带研究生?

这个真不知道,他人现在还在Riso国家实验室,只是上次来做这方面的报告时提了哈,说以后我们学院只要买个大角度倾转样品台就可以了,他可以提供软件。

研究生?  我认为不太可能吧,起码是博士生。。。
9楼2011-05-16 12:41:08
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阶级二代

金虫 (正式写手)


★★★ 三星级,支持鼓励

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Originally posted by 毛猴 at 2011-05-16 12:41:08:
这个真不知道,他人现在还在Riso国家实验室,只是上次来做这方面的报告时提了哈,说以后我们学院只要买个大角度倾转样品台就可以了,他可以提供软件。

研究生?  我认为不太可能吧,起码是博士生。。。

你是哪个学校的?难道是······他今年要在国内带直博的估计
10楼2011-05-31 09:32:46
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anin

木虫 (著名写手)


★★★ 三星级,支持鼓励

第一单位是丹麦的,清华、金属所挂名而已。。
12楼2011-05-31 09:58:47
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Originally posted by 阶级二代 at 2011-05-31 09:32:46:
你是哪个学校的?难道是······他今年要在国内带直博的估计

  我们是校友啊,他现在已经被千人计划引进到我们学院了。。。
13楼2011-05-31 10:08:03
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caigentang

金虫 (正式写手)


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Originally posted by 毛猴 at 2011-05-31 10:08:03:
  我们是校友啊,他现在已经被千人计划引进到我们学院了。。。

哈工大网页没说吧
14楼2011-05-31 10:25:23
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Originally posted by caigentang at 2011-05-31 10:25:23:
哈工大网页没说吧

楼主误会了,我们不是哈工大的
15楼2011-05-31 11:25:09
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caigentang

金虫 (正式写手)


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Originally posted by 毛猴 at 2011-05-31 11:25:09:
楼主误会了,我们不是哈工大的

那是哪个地方啊?
16楼2011-05-31 14:21:08
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Originally posted by caigentang at 2011-05-31 14:21:08:
那是哪个地方啊?

你查查黄晓旭的简历不就知道了。。。
17楼2011-05-31 17:59:33
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dengyq

木虫 (正式写手)


★★★★★ 五星级,优秀推荐

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Originally posted by 毛猴 at 2011-05-13 14:02:33:
为何不见X.X.Huang呢?

文章的通讯作者X.Huang不就是黄晓旭博士么??
18楼2011-05-31 21:56:15
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xytk0002

木虫 (正式写手)


★★★ 三星级,支持鼓励

如果我没记错的话,在SPD5的论文集里也有个3维的TEM图,貌似是北钢的写的,他为啥就没想到投个Science呢
19楼2011-05-31 22:18:07
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ISAACSPARK

新虫 (初入文坛)


★ 一星级,一般

的确是这样子的,现在我们还只能二维截面上的微观组织观察来推测材料的三维组织形貌,这个消息的确很大快人心,要是能够在做到尺度更大的三维观察就太好了
20楼2011-06-01 18:14:30
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简单回复
2011-05-13 21:24   回复  
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2011-05-31 09:50   回复  
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wmnick21楼
2011-06-09 03:10   回复  
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