段慧超：心无旁骛打造材料科学研究通用技术

紧盯透射电子显微镜、电脑屏幕，观察、分析材料不同类型缺陷的三维原子结构和成分及其对材料性能的影响，撰写报告、论文……中国科学院金属研究所（以下简称金属所）副研究员、第十届中国科协青年人才托举工程被托举人段慧超的科研工作虽单调枯燥、周而复始，但他不厌其烦、甘之如饴。

“在以材料科学研究推动国家材料事业发展的道路上，信心、好奇心、耐心缺一不可。”立足于高温合金、铝合金等金属材料微观结构的定量电子显微学研究，将原子分辨电子层析技术打造成材料科学研究通用技术是段慧超的奋斗目标。

心系“国家事”扛起“国家责”

2015年进入金属所硕博连读，博士毕业后留所工作，出生于河北省邯郸市的段慧超在沈阳已经学习、工作了10年。他笑着说：“我很小的时候就梦想着长大后到中国科学院系统工作。成为金属所的一员，圆了我的儿时梦。”

10年学习、科研经历，让段慧超抗压能力更强了、信心也更足了。“我的背后是金属所，有前辈、导师和团队人员的支持和鼓励，无论面对什么困难，我相信都能解决。”

“我们是材料科学研究的‘国家队’，必须心系‘国家事’、肩扛‘国家责’，要将个人奋斗融入解决国家需求之中。”段慧超早早坚定了为国科研的理想信念。他表示，金属所在原子分辨电子层析技术发展上走自主研发道路，目前的研究成果已得到业内高度认可。“我要不断提升技术水平，在实现国家需求的奋斗中实现自身价值、绽放最美青春。”

好奇心驱使“知其所以然”

段慧超是金属所金属形变动力学定量电子显微学研究团队的一员。

“简而言之，我们团队的研究就是依托透射电镜，开展金属材料尤其是高温合金、铝合金、钛合金等材料的微观结构研究，揭示材料结构与性能之间的定量关系。”段慧超介绍，找到材料结构和性能之间的关系，才能更好地推动关键金属结构材料的研究开发和服役安全。

材料科学研究要知其然，更要知其所以然，段慧超从事的就是“知其所以然”的研究。他举例说，一家研究机构发现一种新材料的强度和延展性出奇地高。段慧超和团队成员通过研究发现，这种材料的微观结构引发了两种独特的内在机制，造成了材料性能的提升。正是他们的研究找到了新材料性能提升的正解，从而加速了其应用进程。

材料性能为什么会如此？添加什么成分会进一步提升性能？好奇心一直是段慧超开展科研的出发点。在好奇心驱使下，他与课题组人员发展了原子分辨电子层析技术，从材料三维结构研究入手，将基于系列倾转的三维重构技术的分辨率提高到了1/20纳米（0.5埃），实现了亚埃分辨率电子层析技术突破；利用电子层析技术，阐明了位错与局部化学有序区的交互作用，揭示了合金强度和塑性同时提高的内在机理。段慧超在《自然·材料》等学术期刊发表论文15篇，主持、参与中国科学院先导专项课题、辽宁省自然科学基金、国家自然科学基金等项目近10项。

坚持不懈打造“神兵利器”

在国际上透射电镜成像分辨率从纳米级突破到原子级不久，段慧超在导师的建议下在金属所开始从三维方法入手独立探索原子分辨电子层析技术。近10年来，他一直以足够的耐心应对各种难点和挑战。

如何利用算法校正材料旋转过程中成像的不稳定性，是透射电镜三维成像达到高分辨率的关键。段慧超和团队成员一次次比较各种对中方法的特性，夜以继日地优化算法，最终基于互相关和质心法设计出了新的对中方法，使分辨率达到0.5埃，使亚埃分辨率电子层析技术成为现实。

段慧超深知，正是在一代代科研人员的不懈推动下，透射电镜技术才成为材料研究的“神兵利器”。因此，唯有坚持，耐心应对，主动参与，才是自己科研道路的不二之选。

“我们要将原子分辨电子层析技术向极限分辨率努力，向适用于不同材料研究发展，使之成为材料科学研究的通用技术。”段慧超说。