晶界(GBs)是多晶材料中最广泛存在的界面之一。晶界（GB）决定了多晶的性质，而裁剪晶界结构为新材料的发现和设计提供了一个有前途的方法。一个多世纪以来，科学家们一直在努力了解GB的结构和行为。然而，由于GBs的复杂性和广泛应用的二维成像技术的局限性，一般GBs的结构仍然很大程度上未知。

有鉴于此，沈阳材料科学国家实验室Kui Du等人，通过使用原子分辨率电子断层成像技术，对纳米金属中一般GBs的三维原子结构和晶体学进行了定量研究。

本文要点

1）确定了纳米孔金属中由结构单元（SUs）和位错阵列组成的GBs的三维原子结构。在原子尺度上，SU型GBs是非平面的，在各个方向上都失去平移周期性。

2）与传统的一维平移对称的平面描述不同，证明了大角度GBs完全失去了平移对称性，这是由于与结构单元的结构有关的起伏曲率。以GB原子坐标为基础，对GB配位数(CNs)、SUs和曲率的统计分布进行了相关分析。发现起伏的GB曲率与不同类型的SUs分布密切相关。

3）此外，通过对位错kink-and-jog的三维原子构型的解读，为半个多世纪前提出的位错kink-and-jog模型提供了直接的实验证据，并研究它们的迁移率。

总之，研究结果将对一般多晶体的GB行为和性质的基本理解产生重大影响，通过适当的样品制备技术，原子分辨率电子断层成像技术可以推广到薄膜和块状材料。

参考文献：

Chunyang Wang et al. Three-Dimensional Atomic Structure of Grain Boundaries Resolved by Atomic-Resolution Electron Tomography. Matter, 2020.

DOI: 10.1016/j.matt.2020.09.003

https://doi.org/10.1016/j.matt.2020.09.003