纳米晶体材料相较于粗晶材料具有大量的界面，界面的定量表征对理解和调控纳米晶体材料的性能具有重要意义。晶界的宏观晶体学参量具有五个自由度（取向差与晶界面法向方向），传统二维表征方法只能确定其中三个自由度（取向差角和取向差轴）和晶界的迹线方向。纳米晶体材料中晶界五个晶体学参量的精确测定依赖于进一步发展高通量、高空间分辨率的三维取向成像技术。
重庆大学黄晓旭教授团队与清华大学Andrew Godfrey教授、欧洲散裂中子源S➢ren Schmidt研究员合作，利用自主开发的透射电镜三维取向成像技术在单次实验中成功表征了包含七千余个晶粒纳米金颗粒薄膜的三维形貌学信息与晶体学信息，并以1 nm的空间分辨率分析了超过530000 nm2晶界的晶体学五参量特征。该项成果一方面表明透射电镜三维取向成像技术在表征纳米晶粒材料微观组织结构上具备出色能力，同时对构筑纳米晶体材料中的“晶界工程”具有一定指导意义。相关研究成果以题 ”Five-parameter grain boundary character distribution of gold nanoparticles based on three dimensional orientation mapping in the TEM” 发表在期刊Scripta Materialia上。朱万全为第一作者，黄晓旭为共同通讯作者。
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2022.114677
图一 （a）纳米金颗粒薄膜的三维取向成像图。图中颗粒的颜色代表平行于薄膜沉积方向（即图中X方向的晶体学方向。除中间孔洞之外，图片空白处代表非晶态碳膜，在数据采集过程中 金颗粒始终附着在非晶碳膜上；（b）纳米金颗粒X，Y，Z方向的反极图
图二 （a）纳米金颗粒中晶界的取向差分布情况。其用Rodriguez Frank空间中的某一基本区的沿着r3四个截面所表示。图中不同的CSL晶界已用不同的符号进行标注，S1晶界区域已用点划线圈出。（b）某个纳米颗粒的三维晶界图，界面类型已用颜色标注出；（c）纳米金颗粒的晶界面法向的分布情况；（d）某个纳米颗粒中的三维晶界图，其颜色代表晶界面法向
图三 （a-d）纳米金颗粒薄膜中不同CSL晶界的晶界面法向分布情况：（a）S3，（b）S9，（c）S11，（d）S27a
图四 （a）纳米金颗粒薄膜中不同类型晶界占比与模拟计算得到的晶界能的相关性；（b）平均晶界占比与平均晶界能的关系，晶界占比和晶界能以宽度为0.05 J/m2的晶界能区间进行平均计算
写稿人：朱万全
